内容正文:
1.3.2 空间向量运算的坐标表示
学习目标
1.掌握空间向量运算的坐标表示.(重点)2.掌握空间两点间的距离公式.3.会用向量的坐标解决一些简单的几何问题.(难点)
知识点一 空间向量运算的坐标表示
设向量a=(a1,a2,a3),b=(b1,b2,b3),λ∈R,那么
向量运算
向量表示
坐标表示
加法
a+b
(a1+b1,a2+b2,a3+b3)
减法
a-b
(a1-b1,a2-b2,a3-b3)
数乘
λa
(λa1,λa2,λa3),λ∈R
数量积
a·b
a1b1+a2b2+a3b3
[微练1] 已知向量a=(3,5,-1),b=(2,2,3),c=(1,-1,2),则a-b+4c=________,a·c=________.
解析:a-b+4c=(3,5,-1)-(2,2,3)+4(1,-1,2)=(5,-1,4),
a·c=(3,5,-1)·(1,-1,2)=3×1+5×(-1)+(-1)×2=-4.
答案:(5,-1,4) -4
知识点二 空间向量的平行、垂直、距离的坐标表示
1.空间向量的平行、垂直及模和夹角
设a=(a1,a2,a3),b=(b1,b2,b3),则有
名称
满足条件
向量表示形式
坐标表示形式
a∥b
a=λb(b≠0)
a1=λb1,a2=λb2,a3=λb3(λ∈R)
a⊥b
a·b=0
a1b1+a2b2+a3b3=0
模
|a|=
|a|=
夹角
cos〈a,b〉=
cos〈a,b〉=
2.空间两点间的距离公式
空间直角坐标系Oxyz,设P1(x1,y1,z1),
P2(x2,y2,z2)是空间中任意两点,则
=-=(x2-x1,y2-y1,z2-z1).
P1P2=||=_.
[微练2] 已知A(1,1,1),B(-3,-3,-3),则线段AB的长为( )
A.4 B.2
C.4 D.3
答案:A
[微练3] 已知P1(1,-1,2),P2(3,1,0),P3(0,1,3),则向量与的夹角是( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
答案:D
题型一 空间向量的坐标运算
(1)已知a=(2,-3,1),b=(2,0,3),c=(0,0,2).
求:①6a-b+3c;
②(b+c)·(a-c).
(2)在△ABC中,A(2,-5,3),=(4,1,2),=(3,-2,5).
①求顶点B,C的坐标;
②求·.
解:(1)①6a-b+3c=6(2,-3,1)-(2,0,3)+3(0,0,2)
=(12-2+0,-18-0+0,6-3+6)
=(10,-18,9).
②b+c=(2,0,3)+(0,0,2)=(2,0,5)
a-c=(2,-3,1)-(0,0,2)=(2,-3,-1)
∴(b+c)·(a-c)=(2,0,5)·(2,-3,-1)
=4+0-5=-1.
(2)①设B(x,y,z),C(x1,y1,z1),
所以=(x-2,y+5,z-3),
=(x1-x,y1-y,z1-z).
因为=(4,1,2),
所以解得
所以点B的坐标为(6,-4,5).
因为=(3,-2,5),
所以解得
所以点C的坐标为(9,-6,10).
②因为=(-7,1,-7),=(3,-2,5),
所以·=-21-2-35=-58.
[发散思维] 若本例(2)条件不变,D为边AC的中点,求·.
解:=(+),=+.
∴·=(+)·(-)=(||2-||2)=.
关于空间向量坐标运算的两类问题
(1)直接计算问题
首先将空间向量用坐标表示出来,然后准确运用空间向量坐标运算公式计算.
(2)由条件求向量或点的坐标
首先把向量坐标形式设出来,然后通过建立方程组,解方程求出其坐标.
1.已知a+b=(2,,2),a-b=(0,,0),则a=________,b=________,a·b=________.
解析:a+b=(2,,2),a-b=(0,,0),
∴a=(1,,),b=(1,0,),
∴a·b=1+0+3=4.
答案:(1,,) (1,0,) 4
题型二 空间向量平行、垂直的坐标表示
(1)已知向量m=(1,1,0),n=(-1,0,2),且km+n与2m-n互相平行,则实数k的值是( )
A.- B.
C. D.-2
解析:∵向量m=(1,1,0),n=(-1,0,2),
∴km+n=(k-1,k,2),2m-n=(3,2,-2).
∵km+n与2m-n互相平行,
∴==,解得k=-2.故选D.
答案:D
(2)(2022·福建福州八县(市)协作校高二期中联考)已知向量a=(1,1,0),b=(-1,0,2),且ka+b与2a-b互相垂直,则实数k的值为( )
A. B.