内容正文:
正禾一本通
一轮总复习
多媒体课件
英语(人教版)
第六章
平面向量及其应用
6.3 平面向量基本定理及坐标表示
6.3.2 平面向量的正交分解及坐标表示
6.3.3 平面向量加、减运算的坐标表示
一、
平面向量的正交分解及坐标表示
二、
平面向量加、减运算的坐标表示
三、
平面向量坐标运算的应用
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[课下巩固训练(八)]
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学习目标 1.借助平面直角坐标系,掌握平面向量的正交分解及坐标表示. 2.掌握两个向量加、减运算的坐标表示.
问题1 如图所示,物理上是怎样对力进行分解的?
提示:重力G可分解为两个分力:平行与斜面使木块沿斜面下滑的力F1,垂直于斜面的压力F2.
问题2 在平面内,规定e1,e2为基底,那么一个向量对e1,e2的分解是唯一的吗?
提示:由平面向量的基本定理知向量对e1,e2的分解是唯一的.
问题3 在平面直角坐标系中,分别取与x轴,y轴方向相同的两个单位向量i,j作为基底,任作一向量 eq \o(OA,\s\up6(→)),根据平面向量基本定理, eq \o(OA,\s\up6(→))=xi+yj,那么(x,y)与A点的坐标相同吗?
提示:相同.
基底
【知识提炼】
1.平面向量的正交分解
把一个向量分解为两个互相 的向量,叫做把向量作正交分解.
2.平面向量的坐标表示
(1)基底:在平面直角坐标系中,设与x轴、y轴方向 的两个
向量分别为i,j,取{i,j}作为 .
垂直
相同
单位
y
(1,0)
(0,1)
(0,0)
(2)坐标:对于平面内的任意一个向量a,由平面向量基本定理可知,
对实数x,y,使得a=xi+yj,我们把有序数对 叫做向量a的坐标,记作a=(x,y),其中x叫做a在 轴上的坐标,y叫做a在 轴上的坐标.
(3)坐标表示:a=(x,y)叫做向量a的坐标表示.
(4)特殊向量的坐标:i= ,j= ,0= .
有且只有一
(x,y)
x
拓展深化 点的坐标与向量的坐标的联系和区别
联系
点的坐标反映的是点的位置,而向量的坐标反映的是向量的大小和方向.向量的坐标仅仅由向量的大小和方向决定,与向量的位置无关
向量a=(x,y)中间用“=”连接,而点的坐标A(x,y)中间没有等号
区别
当且仅当向量的起点为原点时,向量终点的坐标等于向量本身的坐标
两个向量相等,当且仅当它们的坐标相同,若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a=b⇔x1=x2且y1=y2
小思考 (1)当向量的始点在坐标原点时,向量的坐标是向量终点的坐标吗?
提示:是.
(2)向量可以平移,平移前后它的坐标发生变化吗?
提示:不变化.
例1 (1)已知向量a在射线y=x(x≥0)上,且起点为坐标原点O,又|a|= eq \r(2),分别取与x轴,y轴正方向相同的两个单位向量{i,j}作为基底,则向量a的坐标为( )
A.(1,1) B.(-1,-1)
C.( eq \r(2), eq \r(2)) D.(- eq \r(2),- eq \r(2))
解析:由题意,a=( eq \r(2)cos 45°)i+( eq \r(2)sin 45°)j=i+j=(1,1).
答案:A
(2)如图所示,在平面直角坐标系中,i,j分别为与两个坐标轴正方向同向的单位向量, eq \o(OA,\s\up6(→)),a是平面内的向量,且A点坐标为(x,y),则下列说法正确的是________.(填序号)
①向量a可以表示为a=mi+nj;
②只有当a的起点在原点时a=(x,y);
③若a= eq \o(OA,\s\up6(→)),则终点A的坐标就是向量a的坐标.
解析:由平面向量的基本定理知,有且只有一对实数m,n,使得a=mi+nj,所以①正确.当a= eq \o(OA,\s\up6(→))时,均有a=(x,y),所以②错,③正确.
答案:①③
感悟升华 求点和向量坐标的常用方法
(1)求一个点的坐标,可以转化为求该点相对于坐标原点的位置向量的坐标.
(2)在求一个向量时,可以首先求出这个向量的起点坐标和终点坐标,再运用终点坐标减去起点坐标得到该向量的坐标.
【即学即用】 1.如图,向量a,b,c的坐标分别是________,________,________.
解析:将各向量分别向基底i,j所在直线分解,则a=-4i+0j,∴a=(-4,0);b=0i+6j,∴b=(0,6);c=-2i-5j,∴c=(-2,-5).
答案:(-4,0) (0,6) (-2,-5)
问题4 已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),你能得出a+b,a-b的坐标吗?
提示:a+b=(x1i+y1j)+(x2i+y2j)=(x1+x2)i+(y1+y2)j,即a+b=(x1+x2,y1+y2).同理可得a-b=(x1-x2,y1-y2).
问题5 如图,A(x1,y1),B(x2,y2),怎样求 eq \o(AB,\s\up6(→))的坐标?
提示: eq \o(AB,\s\up6(→))= eq \o(OB,\s\up6(→))- eq \o(OA,\s\up6(→))=(x2,y2)-(x1,y1)=(x2-x1,y2-y1).
和
差
终点
起点
【知识提炼】
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),
文字描述
符号表示
加法
两个向量和的坐标分别等于这两个向量相应坐标的
a+b=
减法
两个向量差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的
a-b=
重要
结论
一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的 的坐标减去 的坐标
已知A(x1,y1),B(x2,y2),则 eq \o(AB,\s\up6(→))=
(x1+x2,y1+y2)
(x1-x2,y1-y2)
(x2-x1,y2-y1)
例2 已知点A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4),设 eq \o(AB,\s\up6(→))=a, eq \o(BC,\s\up6(→))=b, eq \o(CA,\s\up6(→))=c,且 eq \o(CM,\s\up6(→))=c, eq \o(CN,\s\up6(→))=b.
(1)求a+b-c;
(2)求点M,N的坐标及向量 eq \o(MN,\s\up6(→))的坐标.
解:由已知得a=(5,-5),b=(-6,-3),c=(1,8).
(1)a+b-c=(5,-5)+(-6,-3)-(1,8)=(-2,-16).
(2)设O为坐标原点,
∵ eq \o(CM,\s\up6(→))= eq \o(OM,\s\up6(→))- eq \o(OC,\s\up6(→))=c,
∴ eq \o(OM,\s\up6(→))=c+ eq \o(OC,\s\up6(→))=(1,8)+(-3,-4)=(-2,4),
∴M(-2,4).
又∵ eq \o(CN,\s\up6(→))= eq \o(ON,\s\up6(→))- eq \o(OC,\s\up6(→))=b,
∴ eq \o(ON,\s\up6(→))=b+ eq \o(OC,\s\up6(→))=(-6,-3)+(-3,-4)=(-9,-7),∴N(-9,-7),
∴ eq \o(MN,\s\up6(→))=(-9,-7)-(-2,4)=(-7,-11).
感悟升华 平面向量坐标运算的技巧
(1)若已知向量的坐标,则直接应用两个向量和、差的运算法则进行运算.
(2)若已知有向线段两端点的坐标,则可先求出向量的坐标,然后再进行向量的坐标运算.
(3)向量的线性运算可完全类比实数的运算进行.
【即学即用】 2.已知 eq \o(AB,\s\up6(→))=(1,3),且点A(-2,5),则点B的坐标为( )
A.(1,8) B.(-1,8)
C.(3,2) D.(-3,2)
解析:设点B的坐标为(x,y),则 eq \o(AB,\s\up6(→))=(x,y)-(-2,5)=(x+2,y-5)=(1,3),所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x+2=1,,y-5=3,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=-1,,y=8.))
答案:B
例3 已知点A(2,3),B(5,4), eq \o(AC,\s\up6(→))=(5λ,7λ),若 eq \o(AP,\s\up6(→))= eq \o(AB,\s\up6(→))+ eq \o(AC,\s\up6(→))(λ∈R),试求λ为何值时,
(1)点P在第一、三象限的角平分线上;
(2)点P在第三象限内.
解:(1)设点P(x,y),由已知可得 eq \o(AB,\s\up6(→))=(3,1),
又因为 eq \o(AC,\s\up6(→))=(5λ,7λ),
则 eq \o(AP,\s\up6(→))= eq \o(AB,\s\up6(→))+ eq \o(AC,\s\up6(→))=(5λ+3,7λ+1)=( x-2,y-3),
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x-2=5λ+3,,y-3=7λ+1,))可得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=5λ+5,,y=7λ+4,))
若点P在第一、三象限的角平分线上,
则5λ+5=7λ+4,解得λ= eq \f(1,2).
(2)因为点P在第三象限内,
则 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(5λ+5<0,,7λ+4<0,))所以λ<-1.
感悟升华 坐标形式下向量相等的条件及其应用
(1)条件:相等向量的对应坐标相等.
(2)应用:利用坐标形式下向量相等的条件,可以建立相等关系,由此可求某些参数的值.
【即学即用】 3.已知A(7,2),B(1,4),直线y= eq \f(1,2)ax与线段AB交于C,且 eq \o(AC,\s\up6(→))= eq \o(CB,\s\up6(→)),则实数a的值为( )
A. 2 B. 1
C. eq \f(3,2) D. eq \f(2,3)
解析:设C(m,n),则 eq \o(AC,\s\up6(→))=(m-7,n-2), eq \o(CB,\s\up6(→))=(1-m,4-n),又 eq \o(AC,\s\up6(→))= eq \o(CB,\s\up6(→)),所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m-7=1-m,,n-2=4-n,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m=4,,n=3,))所以C(4,3),代入y= eq \f(1,2)ax得3=2a,所以a= eq \f(3,2).
答案:C
1.已知M(2,3),N(3,1),则 eq \o(NM,\s\up6(→))的坐标是( )
A.(2,-1) B.(-1,2)
C.(-2,1) D.(1,-2)
解析: eq \o(NM,\s\up6(→))=(2,3)-(3,1)=(2-3,3-1)=(-1,2).
答案:B
2.已知 eq \o(MN,\s\up6(→))=(2,3),则点N位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.不确定
解析:因为点M的位置不确定,所以点N的位置也不确定.
答案:D
3.已知向量a=(2,4),b=(-1,1),则a-b=( )
A.(3,7) B.(3,9)
C.(3,3) D.(3,5)
解析:a-b=(2-(-1),4-1)=(3,3).
答案:C
4.如图,取与x轴、y轴同向的两个单位向量i,j,{i,j}作为基底,分别用i,j表示 eq \o(OA,\s\up6(→)), eq \o(OB,\s\up6(→)), eq \o(AB,\s\up6(→)),并求出它们的坐标.
解:由题图可知, eq \o(OA,\s\up6(→))=6i+2j, eq \o(OB,\s\up6(→))=2i+4j, eq \o(AB,\s\up6(→))=-4i+2j,它们的坐标表示为 eq \o(OA,\s\up6(→))=(6,2), eq \o(OB,\s\up6(→))=(2,4), eq \o(AB,\s\up6(→))=(-4,2).
【基础巩固】
1.已知点A(0,1),B(3,2),向量 eq \o(AC,\s\up6(→))=(-4,-3),则向量 eq \o(BC,\s\up6(→))=( )
A.(-7,-4) B.(7,4)
C.(-1,4) D.(1,4)
解析: eq \o(BC,\s\up6(→))= eq \o(BA,\s\up6(→))+ eq \o(AC,\s\up6(→))=(-3,-1)+(-4,-3)=(-7,-4).
答案:A
2.下列各式正确的是( )
A.若a=(-2,4),b=(3,4),则a-b=(1,0)
B.若a=(5,2),b=(2,4),则b-a=(-3,2)
C.若a=(1,0),b=(0,1),则a+b=(0,1)
D.若a=(1,1),b=(1,-2),则a+b=(2,1)
解析:由向量加、减法的坐标运算可得.
答案:B
3.若{i,j}为正交基底,设a=(x2+x+1)i-(x2-x+1)j(其中x∈R),则向量a对应的坐标位于( )
A.第一、二象限 B.第二、三象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:x2+x+1= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+ eq \f(3,4)>0,x2-x+1= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))
eq \s\up12(2)+ eq \f(3,4)>0,所以向量a对应的坐标位于第四象限.
答案:D
4.在平行四边形ABCD中,A(1,2),B(3,5), eq \o(AD,\s\up6(→))=(-1,2),则 eq \o(AC,\s\up6(→))+ eq \o(BD,\s\up6(→))=( )
A.(-2,4) B.(4,6)
C.(-6,-2) D.(-1,9)
解析:在平行四边形ABCD中,因为A(1,2),B(3,5),所以 eq \o(AB,\s\up6(→))=(2,3).又 eq \o(AD,\s\up6(→))=(-1,2),所以 eq \o(AC,\s\up6(→))= eq \o(AB,\s\up6(→))+ eq \o(AD,\s\up6(→))=(1,5), eq \o(BD,\s\up6(→))= eq \o(AD,\s\up6(→))- eq \o(AB,\s\up6(→))=(-3,-1),所以 eq \o(AC,\s\up6(→))+ eq \o(BD,\s\up6(→))=(-2,4).
答案:A
5.(多选)已知向量i=(1,0),j=(0,1),对坐标平面内的任一向量a,下列说法错误的是( )
A.存在唯一的一对实数x,y,使得a=(x,y)
B.若x1,x2,y1,y2∈R,a=(x1,y1)≠(x2,y2),则x1≠x2,且y1≠y2
C.若x,y∈R,a=(x,y),且a≠0,则a的起点是原点O
D.若x,y∈R,a≠0,且a的终点坐标是(x,y),则a=(x,y)
解析:由平面向量基本定理,可知A正确;
例如,a=(1,0)≠(1,3),但1=1,故B错误;
因为向量可以平移,所以a=(x,y)与a的起点是不是原点无关,故C错误;
当a的终点坐标是(x,y)时,a=(x,y)是以a的始点是原点为前提的,故D错误.
答案:BCD
6.已知两个力F1=(1,2),F2=(-2,3)作用于平面内某静止物体的同一点上,为使该物体仍保持静止,还需给该物体同一点上再加一个力F3,则F3=( )
A.(1,-5) B.(-1,5)
C.(5,-1) D.(-5,1)
解析:根据力的合成可知F1+F2=(1-2,2+3)=(-1,5),因为物体保持静止即合力为0,则F1+F2+F3=0,即F3=(1,-5).
答案:A
7.在平面直角坐标系内,已知i,j是两个互相垂直的单位向量,若a=i-2j,则向量a用坐标表示为________.
解析:不妨设i=(1,0),j=(0,1),则a=(1,-2).
答案:(1,-2)
8.已知向量a=(-3,4), eq \o(AB,\s\up6(→))=2a,点A的坐标为(3,-4),则点B的坐标为________.
解析:设点B(x,y),因为 eq \o(AB,\s\up6(→))=2a,则(x-3,y+4)=(-6,8),解得x=-3,y=4.故点B(-3,4).
答案:(-3,4)
9.已知长方形ABCD的长为4,宽为3,建立如图所示的平面直角坐标系,i是x轴上的单位向量,j是y轴上的单位向量,试求 eq \o(AC,\s\up6(→))和 eq \o(BD,\s\up6(→))的坐标.
解:由长方形ABCD知,CB⊥x轴,CD⊥y轴,
因为AB=4,AD=3,所以 eq \o(AC,\s\up6(→))=4i+3j,所以 eq \o(AC,\s\up6(→))=(4,3).
又 eq \o(BD,\s\up6(→))= eq \o(BA,\s\up6(→))+ eq \o(AD,\s\up6(→))=- eq \o(AB,\s\up6(→))+ eq \o(AD,\s\up6(→)),所以 eq \o(BD,\s\up6(→))=-4i+3j,所以 eq \o(BD,\s\up6(→))=(-4,3).
10.如图,在平面直角坐标系xOy中,OA=4,AB=3,∠AOx=45°,∠OAB=105°, eq \o(OA,\s\up6(→))=a, eq \o(AB,\s\up6(→))=b.四边形OABC为平行四边形.
(1)求向量a,b的坐标;
(2)求向量 eq \o(BA,\s\up6(→))的坐标;
(3)求点B的坐标.
解:(1)作AM⊥x轴于点M,则OM=OA·cos 45°=4× eq \f(\r(2),2)=2 eq \r(2),AM=OA·sin 45°=4× eq \f(\r(2),2)=2 eq \r(2),
∴A(2 eq \r(2),2 eq \r(2)),故a=(2 eq \r(2),2 eq \r(2)).
∵∠AOC=180°-105°=75°,∠AOy=45°,
∴∠COy=30°.
又OC=AB=3,∴C(- eq \f(3,2), eq \f(3\r(3),2)),
∴ eq \o(AB,\s\up6(→))= eq \o(OC,\s\up6(→))=(- eq \f(3,2), eq \f(3\r(3),2)),即b=(- eq \f(3,2), eq \f(3\r(3),2)).
(2) eq \o(BA,\s\up6(→))=- eq \o(AB,\s\up6(→))=( eq \f(3,2),- eq \f(3\r(3),2)).
(3) eq \o(OB,\s\up6(→))= eq \o(OA,\s\up6(→))+ eq \o(AB,\s\up6(→))=(2 eq \r(2),2 eq \r(2))+(- eq \f(3,2), eq \f(3\r(3),2))=(2 eq \r(2)- eq \f(3,2),2 eq \r(2)+ eq \f(3\r(3),2)),
即点B的坐标为(2 eq \r(2)- eq \f(3,2),2 eq \r(2)+ eq \f(3\r(3),2)).
【综合运用】
11.(多选)在平面直角坐标系中,若点A(2,3),B(-3,4),如图所示,x轴、y轴同方向上的两个单位向量分别为i和j,则下列说法正确的是( )
A. eq \o(OA,\s\up6(→))=2i+3j B. eq \o(OB,\s\up6(→))=3i+4j
C. eq \o(AB,\s\up6(→))=-5i+j D. eq \o(BA,\s\up6(→))=5i+j
解析:由图知, eq \o(OA,\s\up6(→))=2i+3j, eq \o(OB,\s\up6(→))=-3i+4j,故A正确,B不正确; eq \o(AB,\s\up6(→))= eq \o(OB,\s\up6(→))- eq \o(OA,\s\up6(→))=-5i+j, eq \o(BA,\s\up6(→))=- eq \o(AB,\s\up6(→))=5i-j,故C正确,D不正确.
答案:AC
12.如图,在▱ABCD中,AC为一条对角线,若 eq \o(AB,\s\up6(→))=(2,4), eq \o(AC,\s\up6(→))=(1,3),则 eq \o(BD,\s\up6(→))=______.
解析: eq \o(BC,\s\up6(→))= eq \o(AC,\s\up6(→))- eq \o(AB,\s\up6(→))=(1,3)-(2,4)=(-1,-1), eq \o(BD,\s\up6(→))= eq \o(BC,\s\up6(→))+ eq \o(CD,\s\up6(→))= eq \o(BC,\s\up6(→))- eq \o(AB,\s\up6(→))=(-1,-1)-(2,4)=(-3,-5).
答案:(-3,-5)
13.已知O是坐标原点,点A在第二象限,| eq \o(OA,\s\up6(→))|=6,∠xOA=150°,则向量 eq \o(OA,\s\up6(→))的坐标为________.
解析:设点A(x,y),则x=| eq \o(OA,\s\up6(→))|cos 150°=6cos 150°=-3 eq \r(3),y=| eq \o(OA,\s\up6(→))|sin 150°=6sin 150°=3,即A(-3 eq \r(3),3),所以 eq \o(OA,\s\up6(→))=(-3 eq \r(3),3).
答案:(-3 eq \r(3),3)
14.对于向量m=(x1,y1),n=(x2,y2),定义m⊗n=(x1x2,y1y2).已知a=(2,-4),且a+b=a⊗b,那么向量b等于________.
解析:设b=(x,y),由新定义及a+b=a⊗b,可得(2+x,y-4)=(2x,-4y),所以2+x=2x,y-4=-4y,解得x=2,y= eq \f(4,5),所以向量b= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,\f(4,5))).
答案: eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,\f(4,5)))
【创新探索】
15.如图,在平面直角坐标系中,| eq \o(OA,\s\up6(→))|=2| eq \o(AB,\s\up6(→))|=2, eq \o(BC,\s\up6(→))=(-1, eq \r(3)),∠OAB= eq \f(2π,3).
(1)求点B的坐标;
(2)求证:OC∥AB.
解:(1)由题意,因为∠OAB= eq \f(2π,3),| eq \o(AB,\s\up6(→))|=1,
故 eq \o(AB,\s\up6(→))=(cos eq \f(π,3),sin eq \f(π,3))=( eq \f(1,2), eq \f(\r(3),2)),
故 eq \o(OB,\s\up6(→))= eq \o(OA,\s\up6(→))+ eq \o(AB,\s\up6(→))=(2,0)+( eq \f(1,2), eq \f(\r(3),2))=( eq \f(5,2), eq \f(\r(3),2)),
即点B的坐标为( eq \f(5,2), eq \f(\r(3),2)).
(2)由题意, eq \o(OC,\s\up6(→))= eq \o(OB,\s\up6(→))+ eq \o(BC,\s\up6(→))=( eq \f(5,2), eq \f(\r(3),2))+(-1, eq \r(3))=( eq \f(3,2), eq \f(3\r(3),2)),
又 eq \o(AB,\s\up6(→))=( eq \f(1,2), eq \f(\r(3),2)),
故 eq \o(OC,\s\up6(→))=3 eq \o(AB,\s\up6(→)),且 eq \o(OC,\s\up6(→)), eq \o(AB,\s\up6(→))不共线,故OC∥AB.
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