内容正文:
8.1.1向量数量积的概念
┓
我们学过功的概念,即一个物体在力 的作用下产生位移 .(如图)
力 所做的功W=,其中力是矢量,位移是矢量,功W是标量.
给定任意两个向量能否确定出一个类似的标量?
1.理解平面向量数量积、 投影的定义 .(重点)
2.掌握平面向量数量积的性质 ,了解用平面向量的数量积可以处理有关长度、角度和垂直的问题.(重点、难点)
探究点1:两个向量的夹角
定义:给定两个非零向量 ,在平面内任选一点,做OA= ,OB= ,
则称[0,π]内的∠AOB为向量与向量的夹角,记作 <,> .
B
O
A
注意:在两向量的夹角定义中,两向量必须是同始点的.
与 反向
O
A
B
与 同向
O
A
B
记作
与 垂直,
O
A
B
几种特殊情况(记与的夹角为)
零向量的方向不确定,规定零向量与任意向量垂直.
1.的取值范围是什么?
2.是否成立?
思考:与为两个非零向量,那么
解析:
探究点2:向量数量积的定义
定义:一般的,当向量 与向量 为非零向量时,称 为向量 与向量 的数量积(也称为内积), ,即
记作:
注意:
两个非零向量的数量积是一个实数.
2.两个向量 与 的数量积只能写成 ,中间的“∙”不能省略,也不能写成“×”.
3.规定零向量与任意向量的数量积为0.即
思考:如果与都是非零向量,那么可以是正数、负数和零么?
从定义可知,数量积的符号是由 决定的,即由 决定.
B
O
A
a
b
O
A
B
a
b
O
A
B
a
b
时,
cosθ=0.
时,
cosθ<0.
时,
cosθ>0.
【提升总结】两个向量的数量积的性质:
设 ,为两个非零向量,是单位向量.
1. = ae =|a|cos< , >;
2. = 0;
3. = | |2,即
4. cos< , > =
5.| | ≤ ||·| | .
用于计算向量的模
用于计算向量的夹角,
以及判断三角形的形状
数量积为零是判定两个向量垂直的条件
||=
例1.(1)已知||=5,||=4,<,>=120°,求∙;
(2)已知||=3,||=2,∙=3,求<,>.
(1) 由已知可得
=||||cos<,>
=5×4×cos120°=-10;
(2) 由 ∙ =| |||cos< ,>可知,
3=3×2×cos<,>,
因此cos<,>=1/2,从而可知< ,>=60°.
解析:
1.根据以下条件,分别求 ∙ .
(1)||=8,||=4,<,>=60°;(2)||=4,||=1,<,>=0.
跟踪训练:
2.根据以下条件,分别求<,>.
(1) ∙ =5,||||=10;(2) ∙ =6 ,||=2,||=6.
(1)16;
(2)4.
(1)60°;
(2)30°.
探究点3:向量的投影
如图所示,设非零向量AB=,过A、B分别作直线的垂线,垂足分别为A',B',
→
l
A
a
B
A
B
则称向量为向量在直线l上的投影向量或投影.
l
A
a
B
A
B
设向量所在的直线为l,则向量 在直线上的投影称为向量 在向量上的投影.
如图,向量 在向量上的投影为向量A'B‘.
思考1:如果与都是非零向量,向量 在向量上的投影为向量 ,
那么向量的方向与<,>有什么关联?
B
A'
A'
B
时,
的方向与的方向相反
时,
的方向与的方向相同
解析:设<
>
B'
B'
A'
B
时,
为零向量
(B')
思考2:如果与都是非零向量,向量 在向量上的投影为向量 ,
那么向量的长度与<,>有什么关联?
B
A'
A'
B
时,
时,
||cos<,>
解析:设<,>
B'
B'
A'
B
时,
(B')
一般的,如果与 都是非零向量,则称||cos<,>为向量 在向量 上的
投影的数量(投影数量与投影长度有关,但有正负之分).
即时训练:
120 °
90°
(
上的数量为
在
时,
)当
b
a
3
=
q
上的数量为
在
时,
)当
(
b
a
2
=
q
(
上的数量为
在
时,
)当
b
a
30 °
1
=
q
夹角为
与
若
b
a
b
a
,
8
|
|
,
4
|
|
=
=
q,
;
;
;
探究点4:向量的投影与向量数量积的几何意义
几何意义: 与 的数量积等于向量 在向量上的投影数量与向量 的模的乘积.
A'
B'
注意:
当 为单位向量时,