8.1 向量的概念和线性运算（教材解读）-2023-2024学年高一数学下学期同步教材【知识解读·题型梳理·配套训练】（沪教版2020必修第二册）

【原卷版】 向量的概念和线性运算 【沪教版2020】数学 必修 第二册 教材解读 在现实世界和科学问题中，常常会见到既有大小又有方向的量，如位移、速度、力等；数学中的“向量”概念就是从中抽象出来的；向量不仅有丰富的几何内涵，向量及其线性运算与数量积运算还构成了精致且有广泛应用的代数结构，可把有关的几何问题简便地转化为相应代数问题来处理；本章只讨论平面上的向量，选择性必修课程第3章还将把这一讨论推广到（三维）空间中，至于更一般性的推广则是大学线性代数课程的核心内容；高中阶段向量的学习重在为解决代数、几何、三角及物理等领域中的问题提供一个简捷有效的工具； 【本章教材目录】 第8章 平面向量 8.1 向量的概念和线性运算 8.2 向量的数量积 8.2.1向量的投影；8.2.2向量的数量积的定义与运算律 8.3 向量的坐标表示 8.3.1向量基本定理；8.3.2向量正交分解与坐标表示；8.3.3向量线性运算的坐标表示；8.3.4向量数量积与夹角的坐标表示 8.4 向量的应用 【本章内容提要】 1、平面向量的基本概念 （1）向量：既有大小又有方向的量，常用、等记号表示. （2）向量的模：向量的大小，向量的模记为. （3）零向量：其模为，方向任意. （4）单位向量：模为的向量；非零向量的单位向量是. （5）平行向量：方向相同或相反的向量. （6）相等向量：方向相同、模相等的向量. （7）负向量：方向相反、模相等的向量. 2、向量的线性运算 （1）平面向量的加法、减法：运用平行四边形法则或三角形法则. （2）减去一个向量等于加上它的负向量． （3）实数与平面向量的乘法：实数与向量的乘积，记作. （4）设、、是平面上的任意向量，、 向量的加法满足如下运算律：交换律：；结合律：. 实数与向量的乘法对向量加减法满足分配律：；；. 3. 向量的投影与数量积 （1）向量的夹角：向量与的夹角记为，其值. （2）向量的投影：向量在非零向量方向上的投影是如下的向量：. 其中，系数称为向量在向量方向上的数量投影. （3）向量与的数量积定义为：. （4）向量的数量积满足交换律，并且是线性的（即对向量的加减满足分配律，且可与实数的乘法交换）. 4、平面向量基本定理与向量的坐标表示 （1）平面向量基本定理：给定平面上两个不平行的向量，则该平面内的任意向量都可以唯一地表示为这两个向量的线性组合，也就是说，平面上任意两个不平行的向量都组成了一个基. （2）向量的坐标表示：在直角坐标系中，把向量的起点放到坐标原点，向量就直接用它的终点坐标表示，称为向量的坐标表示，这样，向量就可写成坐标轴正方向上的单位向量、的线性组合. （3）给定平面上两点与，则. 5、坐标表示下的向量运算 设向量，，则 （1）. （2）. （3），. （4）. 6、向量的夹角、平行与垂直 设向量，，则 （1）. （2）（）或（）. （3）. 7、向量的应用 要体会如何从各种有关的问题中抽象出相应的向量问题，并用所掌握的向量方法解决这个向量问题，从而使原问题得以解决. 【要点方法解读】 题型001 向量的概念和表示方法 向量的概念和表示方法 1、概念：既有大小，又有方向的量称为向量； 2、向量的表示 表示法 几何表示：用有向线段来表示向量，有向线段的长度表示向量的大小，箭头所指的方向表示向量的方向，即用有向线段的起点、终点字母表示：如：，，，… 字母表示：用小写字母，，表示，手写时必须加箭头 【说明】后续还有向量的坐标表示 【典例】 1、下列说法中正确的是(　　) A．数量可以比较大小，向量也可以比较大小 B．方向不同的向量不能比较大小，但同向的向量可以比较大小 C．向量的大小与方向有关 D．向量的模可以比较大小 【提示】； 【答案】； 【解析】 2、在如图所示的坐标纸上(每个小方格边长为1)，用直尺和圆规画出下列向量： ①，使||＝4，点A在点O北偏东45°； ②，使||＝4，点B在点A正东； ③，使||＝6，点C在点B北偏东30°； 【说明】解决向量概念问题一定要紧扣定义，对单位向量与零向量要特别注意方向问题； 用有向线段表示向量的方法：用有向线段表示向量时，先确定起点，再确定方向，最后依据向量模的大小确定向量的终点．必要时，需依据直角三角形知识求出向量的方向(即夹角)或长度(即模)，选择合适的比例关系作出向量． 题型002 向量的模及两个特殊向量 1、向量的长度(模)： 向量的大小，也就是向量的长度(或模)，记作||； 2、两个特殊向量： ①零向量：长度为0的向量叫做零向量，记作0，零向量的方向是任意的；零向量的起点与终点是同一点，故不能用有向线段表示出来； ②单位向量：长度等于1个单位的向量，叫做单位向量； 【典例】 1、给出下列四个命题：①若||＝0