内容正文:
6.2 平面向量的运算
6.2.1 向量的加法运算
学习任务
1.能从实例中抽象出向量加法的概念,了解向量加法的物理意义与几何意义.(数学抽象)
2.掌握向量加法的三角形法则与平行四边形法则.(直观想象)
3.了解向量加法的交换律和结合律,并能作图解释向量加法运算律的合理性.(数学抽象、逻辑推理)
天车是大型生产车间或工地进行起重作业的重要设备.如图,物体在天车的作用下,同时进行竖直方向的位移和水平方向的位移,实际位移可以看作竖直方向的位移与水平方向的位移的合成.
知识点1 向量的加法
1.向量加法的定义
(1)定义:求两个向量和的运算,叫做向量的加法.
(2)对于零向量与任意向量a,规定0+a=a+0=a.
2.向量求和的法则
三角
形法则
已知非零向量a,b,在平面内任取一点A,作=a,=b,则向量叫做a与b的和,记作a+b,即a+b=+
平行四边
形法则
已知两个不共线向量a,b,作=a,=b,以为邻边作▱ABCD,则对角线上的向量=a+b
3.|a+b|与|a|,|b|之间的关系
一般地,我们有|a+b|≤|a|+|b|,当且仅当a,b中有一个是零向量或a,b是方向相同的非零向量时,等号成立.
非零向量a,b处于什么位置时,
(1)|a+b|=|a|+|b|?
(2)|a+b|=|a|-|b|(或|b|-|a|)?
[提示] (1)当a,b共线且同向时,|a+b|=|a|+|b|;
(2)当a,b共线且反向时,|a+b|=|a|-|b|(或|b|-|a|).
知识点2 向量加法的运算律
(1)交换律:a+b=b+a.
(2)结合律:(a+b)+c=a+(b+c).
1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)任意两个向量的和仍然是一个向量. ( )
(2)>. ( )
(3)||+||=||. ( )
[答案] (1)√ (2)× (3)×
2.如图,在▱ABCD中,=________.
[由平行四边形法则可知=.]
3.化简:=________.
[==.]
类型1 向量的加法法则
【例1】 如图,已知向量a,b.
(1)用三角形法则作出向量a+b;
(2)用平行四边形法则作出向量a+b.
[解] (1)如图①,在平面内任取一点O′,作=a,=b,连接O′E,则=a+b.
(2)如图②,在平面内任取一点O,作=a,=b,以OA,OB为邻边作▱OACB,连接OC,则==a+b.
三角形法则与平行四边形法则的适用条件
法则
三角形法则
平行四边形法则
两向量
位置关系
两向量共线或不共线均可
只适用于两向量不共线的情况
两向量起点、终点的特点
一个向量的终点为另一个向量的起点
两向量起点相同
注意:(1)使用三角形法则求两个向量的和时,应注意“首尾相连,起点指终点”.
(2)向量加法的平行四边形法则的应用前提是“共起点”,即两个向量是从同一点出发的不共线向量.
[跟进训练]
1.(1)如图甲所示,求作向量和a+b;
(2)如图乙所示,求作向量和a+b+c.
[解] (1)首先作向量=a,然后作向量=b,则向量=a+b.如图所示.
(2)法一(三角形法则):如图所示,
首先在平面内任取一点O,作向量=a,再作向量=b,则得向量=a+b,然后作向量=c,则向量=(a+b)+c=a+b+c即为所求.
法二(平行四边形法则):如图所示,首先在平面内任取一点O,作向量=a,=b,=c,以OA,OB为邻边作▱OADB,连接OD,则==a+b.
再以OD,OC为邻边作▱ODEC,
连接OE,则==a+b+c即为所求.
类型2 向量加法的运算
【例2】 (源自人教B版教材)化简下列各式:
(1);
(2).
[解] (1)=()+==.
(2)=+()==()+==0.
向量加法运算律的意义和应用原则
(1)意义:向量加法的运算律为向量加法提供了变形的依据,能实现恰当利用向量加法法则运算的目的.
(2)应用原则:利用代数方法通过向量加法的交换律,使各向量“首尾相连”,通过向量加法的结合律调整向量相加的顺序.
[跟进训练]
2.已知O为正六边形ABCDEF的中心,求下列向量:
①;②;③.
[解] 如图所示,①易知四边形OAFE为平行四边形,连接OF,则=.
②连接OC,则四边形OABC为平行四边形,连接AC,则=.
③连接DB,则四边形AEDB为平行四边形,连接OD,则=.
类型3 向量加法的实际应用
【例3】 (源自苏教版教材)在长江南岸某渡口处,江水以12.5 km/h的速度向东流,渡船在静水中的速度为25 km/h.渡船要垂直地渡过长江,其航向应如何确定?
[思路导引] 位移问题向量问题结合图形求解.
[解] 如图,设表示水流的速度,表示渡船在静水中的速度,表示