内容正文:
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从位移的合成到向量的加减法
2. 1 向量的加法
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课标要求 核心素养
1.借助实例理解向量加法的概念,了解向量加法的几何意义.
2.能熟练地运用三角形法则和平行四边形法则作出已知向量的和向量.
3.通过实例理解向量加法的交换和结合律,并能熟练运用它们进行向量
计算.
通过学习向量的加法,重点培养学
生的数学抽象和逻辑推理、数学建
模素养.
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知识点 向量的加法
1.向量加法的定义
求两个向量和 的运算,称为向量的加法.
2.三角形法则和平行四边形法则
三角形
法则
已知两个不共线向量a,b在平面上任取一点A,作→AB = a,→BC = b,再
作向量→AC,则向量→AC叫作a与b的和(或和向量),记作a + b,即a +
b = →AB + →BC = →AC
平行四边
形法则
已知两个不共线向量a,b,作→AB = a,→AD = b,以AB,AD为邻边作平行
四边形ABCD,则有向线段→AC = a + b
3. | a + b |与| a |,| b |之间的关系
一般地,我们有| | a | - | b | |≤ | a + b |≤ | a | + | b |,当且仅当a,b方向相同时| a + b | = | a | + | b |,当且仅当a,
b方向相反时| a + b | = | | a | - | b | | .
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1.(1)如图,已知a,b,求作a + b.
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(2)如图所示,已知向量a,b,c,试作出向量a + b + c.
【分析】 用三角形法则或平行四边形法则画图.
[归纳提升]
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ABCD
1
根据图示填空,其中a = →DC,b = →CO,c = →OB,d = →BA.
(1)a + b + c = ;(2)b + d + c = .
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2.化简下列各式:
(1)→AB + →DF + →CD + →BC + →FA;(2)(→AB + →DE)+ →CD + →BC + →EA.
【分析】 首先根据向量加法的交换律变为各向量首尾相连,然后利用向量加法的
结合律求和.
[归纳提升]
〉
ABCD
2
(1)向量(→AB + →MB)+(→BO + →BC)+ →OM = ( )
A. →BC B. →AB C. →AC D. →AM
(2)化简→CD + →BC + →AB.
归纳提升:
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3.在某地抗震救灾中,一架飞机从A地按北偏东35°的方向飞行800 km到达B
地接到受伤人员,然后又从B地按南偏东55°的方向飞行800 km送往C地医
院,求这架飞机飞行的路程及两次位移的和.
【分析】 解答本题首先正确画出方位图,再根据图形借助于向量求解.
[归纳提升]
〉
ABCD
3
如图,用两根绳子把重10 N的物体W吊在水平杆子AB上,
∠ACW =150°,∠BCW =120°,求A和B处所受力的大小(绳子的重量忽
略不计).
归纳提升:
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1.若O、E、F是不共线的任意三点,则以下各式成立的是
( )
A. →EF = →OF + →OE B. →EF + →OE = →OF
C. →EF = →FO + →OE D. →EF = →FO + →EO
2.已知P为△ABC所在平面内一点,当→PA + →PB = →PC成立
时,点P位于 ( )
A.△ABC的AB边上 B.△ABC的BC边上
C.△ABC的内部 D.△ABC的外部
3.作用在同一物体上的两个力F1 = 60 N,F2 = 60 N,当它
们的夹角为120°时,则这两个力的合力大小为( )
A. 30 N B. 60 N
C. 90 N D. 120 N
4.已知点G是△ABC的重心,则→GA + →GB + →GC = .
5.如图,在平行四边形ABCD中,O是AC和BD的
交点.
(1)→AB + →AD = ;
(2)→AC + →CD + →DO = ;
(3)→AB + →AD + →CD = ;
(4)→AC + →BA + →DA = .
请同学们认真完成练案[16
]
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两个向量相等只要模相等且方向相同即可,而与起点和终
点的位置无关,故②不正确.
单位向量的长度为1,当所有单位向量的起点在同一点O
时,终点都在以O为圆心,1为半径的圆上,故③正确.
④显然正确,故所有正确命题的序号为③④.
对点训练1:D 不管向量的方向如何,它们都不能比较大
小,故A、B不正确;向量的大小即为向量的模,指的是有向线段
的长度,与方向无关,故C不正确;向量的模是一个数量,可以比
较大小,故D正确.
例2:(1)作出向量→AB,→BC,→CD,如图所示:
(2)由题意得,△BCD是直角三角形,其中∠BDC = 90°,BC
槡= 10 2米,CD = 10米,所以BD = 10米. △ABD是直角三角形,
其中∠ABD = 90°,AB = 5米,BD = 10米,所以AD = 52 + 10槡 2 =
槡5 5(米),所以|→AD 槡| = 5 5.
对点训练2:取每个方格的单位长
为1,依题意,结合向量的表示可知,(1)
(2)的向量如图所示.
(3)由图知,△AOB是等腰直角三
角形,所以|→AB | = |→OB | 2 - |→OA |槡 2 = 3.
例3:(1)∵ E,F分别是AC,AB的
中点,∴ EF∥BC,
∴与→EF共线的向量为→FE,→BD,→DB,→DC,→CD,→BC,→CB.
(2)∵ E,F,D分别是AC,AB,BC的中点,
∴ EF = 12 BC,BD = DC =
1
2 BC,∴ EF = BD = DC.
∵ AB,BC,AC均不相等,∴与→EF长度相等的向量为→FE,→BD,
→DB,→DC,→CD.
(3)与→EF相等的向量为→DB,→CD.
对点训练3:CD 单位向量的模均相等且为1,但方向并不
一定相同,故A错误;
零向量的相反向量仍是零向量,但零向量与零向量是相等
的,故B错误;
若四边形ABCD是平行四边形,则一组对边平行且相等,有
→AB =→DC,
若→AB =→DC,则AB = DC,AB∥DC,则四边形ABCD是平行四
边形,故C正确;
由零向量的规定,知D正确.故选CD.
例4:由题意知△OAB,△OBC,△OCD,△OED,△OEF,
△OFA均为等边三角形,
∴ →OD与→OB夹角∠DOB = 120°,→OD与→OE夹角∠DOE = 60°.
→OD与→AB夹角等于→AO与→AB的夹角,
∴ →OD与→AB夹角θ = 60°.
对点训练4:90° 30° AE⊥BC,AE平分∠BAC.
课堂检测 固双基
1. B 对于①,零向量的方向是任意的,故①错误;对于②,零向
量的模为0,故②错误;③正确,相等向量的方向相同,因此一
定是平行向量;④显然正确.
2. B 由于向量的起点确定,而向量平行于同一直线,所以随着
向量模长的变化,向量的终点构成的是一条直线.
3. A 如图,连接AC,由|→OC | = |→OB |,得
∠ABC = ∠OCB = 30°.因为C为半圆
上的点,所以∠ACB = 90°,所以|→AC | =
1
2 |
→AB | = 1.故选A.
4.(1)(4) 由平行四边形的性质和相等向量的定义可知:→AD =
→BC,→OB≠→OD;→AC≠→BD,→AO =→OC.
5.(1)建立如图所示的直角坐标系,向量→AB,→BC,→CD即为所求.
(2)根据题意,向量→AB与→CD方向相反,故向量→AB∥→CD.又|→AB |
= |→CD |,所以在四边形ABCD中,AB瓛CD,四边形ABCD为平
行四边形,所以→AD =→BC,所以|→AD | = |→BC | = 400(海里).
§ 2 从位移的合成到向量的加减法
2. 1 向量的加法
必备知识 探新知
知识点 1.和
关键能力 攻重难
例1:(1)
甲→AC = a + b 乙→AC = a + b
(2)方法一:如图1所示,首先在平面内任取一点O,作向量
→OA = a,接着作向量→AB = b,则得向量→OB = a + b;然后作向量
→BC = c,则向量→OC =(a + b)+ c = a + b + c即为所求.
方法二:如图2所示,首先在平面内任取一点O,作向量→OA
= a,→OB = b,→OC = c,以OA、OB为邻边作OADB,连接OD,则→OD
=→OA +→OB = a + b.再以OD、OC为邻边作ODEC,连接OE,则
→OE = →OD +→OC = a + b + c即为所求.
对点训练1:(1)→DB (2)→CA (1)a + b + c = →DC + →CO + →OB
=→DB
;
—703—
(2)b + d + c =→CO +→BA +→OB =→CA.
例2:(1)→AB +→DF +→CD +→BC +→FA =→AB +→BC + →CD + →DF +→FA
=→AC +→CD +→DF +→FA =→AD +→DA = 0.
(2)(→AB +→DE)+→CD +→BC +→EA =(→AB +→BC)+(→CD +→DE)+
→EA =→AC +→CE +→EA =→AE +→EA = 0.
对点训练2:(1)C (2)0 (1)(→AB + →MB)+(→BO +→BC)+
→OM =→AB +→BO + →OM + →MB +→BC =→AC,故选C.
(2)原式=→AB +→BC + →CD + →DF +→FA =→AC + →CD +→DA =→AD +
→DA = 0.
例3:如图所示,设→AB,→BC分
别表示飞机从A地按北偏东35°
的方向飞行800 km,从B地按南
偏东55°的方向飞行800 km.
则飞机飞行的路程指的是|
→AB | + |→BC |;两次飞行的位移的
和指的是→AB +→BC =→AC.
依题意,有|→AB | + |→BC | = 800 + 800 = 1 600(km).
又α = 35°,β = 55°,∠ABC = 35° + 55° = 90°.
所以|→AC | = |AB→ | 2 + |→ BC |槡 2 = 8002 +800槡 2 槡=800 2(km).
其中∠BAC = 45°,所以方向为北偏东35° + 45° = 80°.
从而飞机飞行的路程是1 600 km,两次飞行的位移和的大
小为 槡800 2 km,方向为北偏东80°.
对点训练3:如图,设→CE、→CF分别表示A,B所受的力,10 N
的重力用→CG表示,则→CE +→CF =→CG.
易得∠ECG = 180° - 150° = 30°,
∠FCG = 180° - 120° = 60°,
∴ |→
CE | = |→
CG | cos 30° =10 ×槡32 槡=5 3.
|→CF | = |→CG | cos 60° = 10 × 12 = 5.
∴ A处所受的力的大小为槡5 3 N,B处所受的力的大小为5 N.
课堂检测 固双基
1. B 可以画出图形,用三角形法则找出正确答案.
2. D 如图,→PA +→PB =→PC,则P在△ABC的外部.
3. B 如图所示,由平行四边形法则作出F1
与F2 的合力F,由题意可知△OF1F2 为
正三角形,∴ F大小为60 N.
4. 0 如图所示,连接AG并延长交BC于E
点,点E为BC的中点,延长AE到D点,
使GE = ED,
则→GB +→GC = →GD,→GD +→GA = 0,所以→GA +
→GB +→GC = 0.
5.(1)→AC (2)→AO (3)→AD (4)0
(1)由平行四边形法则,→AB +→AD =→AC;
(2)由向量加法的三角形法则,→AC + →CD
+ →DO =→AD + →DO =→AO;
(3)由向量加法法则得,→AB +→AD +→CD =→AC +→CD =→AD;
(4)由向量加法法则得,→AC +→BA +→DA =→BA +→AC +→DA =→BC +
→AD = 0.
2. 2 向量的减法
必备知识 探新知
知识点1 - a 0 - b - a
知识点2 向量a加上向量b的相反量 a +(- b) b的
终点 a的终点
关键能力 攻重难
例1:(1)A (2)见解析
【解析】 (1)→DC =→AC -→AD =(→AB +→BC)-→AD = a + c - b.
(2)方法一:如图①所示,在平面内任取一点O,作→OA = a,
→AB = b,则→OB = a + b,再作→OC = c,则→CB = a + b - c.
方法二:如图②所示,在平面内任取一点O,作→OA = a,→AB =
b,则→OB = a + b,再作→CB = c,连接OC,则→OC = a + b - c.
对点训练1:如图所示,在平面内任取一点O,作→OA = a,→OB
= b,→OC = c,→OD = d,
则a - b =→BA,c - d =→DC.
例2:(1)方法一(统一成加法):(→AB - →CD)-(→AC - →BD)=
→AB -→CD -→AC +→BD =→AB + →DC +→CA + →BD =→AB + →BD + →DC +→CA =
→AD +→DA = 0.
方法二(利用减法):(→AB -→CD)-(→AC -→BD)=→AB -→CD -→AC +→BD
=(→AB -→AC)-→CD +→BD =→CB -→CD +→BD =→DB +→BD =0.
方法三(利用→AB =→OB -→OA)设O是平面内任意一点,则(→AB
-→CD)-(→AC -→BD)=→AB -→CD -→AC + →BD =(→OB -→OA)-(→OD -
→OC)-(→OC -→OA)+(→OD -→OB)= →OB -→OA - →OD + →OC - →OC +→OA
+ →OD -→OB = 0.
(2)方法一:→OA - →OD +→AD =→DA +→AD = 0.
方法二:→OA - →OD +→AD =→OA +→AD - →OD = →OD - →OD = 0.
(3)→AB + →DA + →BD - →BC -→CA =→AB + →DA + →BD + →CB +→AC =
(→AB +→BD)+(→AC +→CB)+→DA =→AD +→AB +→DA =→AD +→DA +→AB =
0 +→AB =→AB.
对点训练2:(1)①④ (2)见解析
【解析】 (1)①→MO + →ON = →MN;②→MO - →ON = - →OM - →ON =
-(→OM + →ON)≠ →MN;③ →OM - →ON = →NM;④→ON - →OM = →MN,故填
①④.
(2)①→BA + →OD -→OA -→BC =(→BA -→BC)+(→OD -→OA)=→CA +
→AD =→CD.
②(→AC +→BO +→OA)-(→DC - →DO - →OB)=→AC +→BA - →OC + →OB
=→AC +→CO +→OB +→BA =→AB +→BA = 0
.
—803—