6.2.4 向量的数量积-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一数学必修2同步课堂高效讲义教师用书（人教A版）

6．2．4　向量的数量积　　　　　► 对应学生用书P13 [课程标准]　1.通过物理中功等实例，理解平面向量数量积的概念及其物理意义，会计算平面向量的数量积． 2．通过几何直观，了解平面向量投影的概念以及投影向量的意义．　3.会用数量积判断两个平面向量的垂直关系． 　高效导学第一步　预习教材新知，落实必备知识 一、向量的夹角 1．定义：已知两个非零向量a，b(如图所示)，O是平面上的任意一点，作＝a，＝b，则∠AOB＝θ(0≤θ≤π)叫做向量a与b的夹角． 2．特例： ①当θ＝0时，向量a与b同向； ②当θ＝π时，向量a与b反向； ③当θ＝时，向量a与b垂直，记作a⊥b. 想一想：若两个向量夹角为钝角，则它们的数量积小于0.反之，若数量积小于0，则两个向量的夹角为钝角，说法对吗？ 提示：不对，因为两个向量反向时，数量积小于0，但它们的夹角是180°，不是钝角． 二、向量的数量积 1．向量的数量积 已知两个非零向量a与b，它们的夹角为θ，把数量|a||b|cos__θ叫做向量a与b的数量积(或内积)，记作a·b，即a·b＝|a||b|cos__θ．规定零向量与任一向量的数量积为0． 2．投影向量 如图①，设a，b是两个非零向量，＝a，＝b，过的起点A和终点B，分别作所在直线的垂线，垂足分别为A1，B1，得到A1B1，我们称上述变换为向量a向向量b投影，A1B1叫做向量a在向量b上的投影向量． 　　 如图②，在平面内任取一点O，作＝a，＝b，过点M作直线ON的垂线，垂足为M1，则1就是向量a在向量b上的投影向量． 记一记：1.两向量的数量积是一个实数，而不是向量，它的值可正、可负、可为0.两个非零向量的数量积符号由夹角的余弦值决定． 2．两个向量的数量积称为内积，应写成a·b，不能写成a×b(两向量的外积)，它与代数中数a、 b的乘积ab(或a·b)是不同的． 3．若与b方向相同的单位向量为e，a与b的夹角为θ，则向量a在向量b上的投影向量为|a|cos θe. 三、平面向量数量积的性质及运算律 1．向量数量积的性质 设a，b是非零向量，它们的夹角是θ，e是与b方向相同的单位向量，则 (1)a·e＝e·a＝|a|cos θ. (2)a⊥b⇔a·b＝0. (3)当a与b同向时，a·b＝|a||b|； 当a与b反向时，a·b＝－|a||b|． 特别地，a·a＝|a|2或|a|＝. (4)|a·b|≤|a||b|. 2．向量数量积的运算律 (1)a·b＝b·a(交换律). (2)(λa)·b＝λ(a·b)＝a·(λb)(结合律). (3)(a＋b)·c＝a·c＋b·c(分配律). 记一记：1.(a·b)c＝a(b·c)不一定成立. 因为(a·b)c表示一个与c共线的向量，而a(b·c)表示一个与a共线的向量，如果c与a不共线，则式子不成立，即数量积不适合乘法结合律． 2．在数量积中，当a≠0时，由a·b＝0不能推出b一定是零向量．因为其中cos θ有可能为0，即任一与a垂直的非零向量b，都有a·b＝0. 3．已知实数a，b，c(b≠0)，则ab＝bc⇒a＝c；但对于向量，该推理是不正确的，即a·b＝b·c⇒/ a＝c，也就是说数量积不适合消去律. 【基点小试】 1．已知|a|＝，|b|＝2，a与b的夹角是120°，则a·b等于(　　 ) A．3 B．－3 C．－3 D．3 解析：选B.由数量积的定义，得a·b＝|a||b|cos 120°＝×2×＝－3. 2．已知向量a，b满足＝2，a·b＝－1，则a·(a－2b)＝(　　 ) A．2 B．4 C．6 D．8 解析：选C.由平面向量数量积的运算性质可得，a·＝a2－2a·b＝|a|2－2a·b＝22－2×＝6. 3．已知边长为1的正六边形ABCDEF，中心为O，则·＝____________． 解析：因为正六边形ABCDEF边长为1，其中心为O，所以〈，〉＝120°，||＝||＝1，所以·＝1·1·cos 120°＝－. 答案：－ 4．如图，等边三角形ABC中，点D，E，F分别是边AB，BC，AC的中点，指出如下各组向量的夹角． (1)与； (2)与. 解：(1)与的夹角是∠EDF＝60° . (2)因为＝，所以与的夹角等于与的夹角，即∠EDA＝120° . 5．已知向量a与b满足|a|＝10，|b|＝3，且向量a与b的夹角为120°.求： (1)(a－b)·(a－b)； (2)(2a＋b)·(a－b). 解：(1)(a－b)·(a－b)＝a2－b2＝|a|2－|b|2＝100－9＝91. (2)因为|a|＝10，|b|＝3，且向量a与b的夹角为120°， 所以a·b＝10×3×cos 120°＝－15， 所以(2a＋b)·(a－b)＝2