内容正文:
第六章 平面向量及其应用
6.2 平面向量的运算
6.2.1 向量的加法运算
课程标准:借助实例和平面向量的几何表示,掌握平面向量加法运算及运算规则,理解其几何意义.
教学重点:向量加法的三角形法则、平行四边形法则及其应用.
教学难点:运用向量的加法运算解决实际问题.
核心素养:1.通过从教材实例中抽象出向量加法概念的过程培养数学抽象素养.2.通过运用向量加法的三角形法则、平行四边形法则进行向量的加法运算提升数学运算素养.
(教师独具内容)
核心概念掌握
核心素养形成
随堂水平达标
目录
课后课时精练
核心概念掌握
知识点一 向量的加法
(1)向量加法的定义
______________________,叫做向量的加法.
求两个向量和的运算
核心概念掌握
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a+b
核心概念掌握
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______的合成可以看作向量加法三角形法则的物理模型,_____的合成可以看作向量加法平行四边形法则的物理模型.
对于零向量与任意向量a,规定a+0= ______= ______ .
位移
力
0+a
a
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≤
零向量
相同
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3.(向量加法的三角形法则和平行四边形法则)如图所示,已知向量a,b,c不共线,求作向量a+b+c.
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核心概念掌握
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核心素养形成
题型一 向量加法的三角形法则和平行四边形法则
例1 如图,已知向量a,b.
(1)用三角形法则作出向量a+b;
(2)用平行四边形法则作出向量a+b.
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【感悟提升】
(1)应用向量加法的三角形法则求两个向量和的基本步骤
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(2)应用向量加法的平行四边形法则求两个向量和的基本步骤
核心素养形成
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【跟踪训练】
1.(1)如下图中①,②所示,试作出向量a与b的和.
核心素养形成
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(2)如图所示,已知向量a,b,c,试作出向量a+b+c.
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题型二 向量加法的性质和运算律的应用
例2 (1)设|a|=8,|b|=12,则|a+b|的最大值与最小值分别为________,________.
解析 当a,b共线同向时,|a+b|=|a|+|b|=8+12=20;当a,b共线反向时,|a+b|=||a|-|b||=4;当a,b不共线时,||a|-|b||<|a+b|<|a|+|b|,即4<|a+b|<20.综上知,4≤|a+b|≤20,所以|a+b|的最大值为20,最小值为4.
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【感悟提升】 解决向量加法运算时应关注的两点
(1)可以利用向量的几何表示,画出图形进行化简或计算.
(2)要灵活应用向量加法运算律,注意各向量的起点、终点及向量起点、终点字母的排列顺序,特别注意勿将0写成0.
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【感悟提升】 应用向量解决问题的基本步骤
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【跟踪训练】
3.在某地抗震救灾中,一救护车从A地按北偏东35°的方向行驶800 km到达B地接到受伤人员,然后又从B地按南偏东55°的方向行驶800 km送往C地医院,求这辆救护车行驶的路程及两次位移的合成.
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核心素养形成
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随堂水平达标
随堂水平达标
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解析:由向量加法的平行四边形法则,知a+b=c成立,故|a+b|=|c|也成立;由向量加法的三角形法则,知a+d=b成立,b+d=a不成立.
随堂水平达标
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3.若a等于“向东走8 km”,b等于“向北走8 km”,则|a+b|=________,a+b的方向是___________.
北偏东45°
随堂水平达标
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随堂水平达标
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课后课时精练
基础题(占比50%) 中档题(占比40%) 拔高题(占比10%)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
难度 ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★ ★★
对点 向量加法的运算律 向量加法的性质 向量加法的平行四边形法则 向量加法的性质 向量加法的性质 向量加法的性质 向量加法的性质 向量加法的平行四边形法则
题号 9 10 11 12 13 14 15
难度 ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★★
对点 向量加法的平行四边形法则 向量加法的实际
应用 向量加法的三角形法则 向量加法的
三角形法则 向量加法的平行四边形法则 向量加法的性质 向量加法的性质
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10.已知船在静水中的速度大小为20 m/min,水流的速度大小为10 m/min,如果船从岸边出发沿垂直于水流的航线到达对岸,求船行进的方向.
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R
(2)向量加法的运算法则
向量求和的法则
三角形法则
已知非零向量a,b,在平面内取任意一点A,作eq \o(AB,\s\up17(→))=a,eq \o(BC,\s\up17(→))=b,则向量______叫做a与b的和,记作______,即a+b=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=______.
这种求向量和的方法,称为向量加法的三角形法则
平行四边形
法则
以同一点O为起点的两个已知向量a,b,以OA,OB为邻边作▱OACB,则________________________就是向量a与b的和.
我们把这种作两个向量和的方法叫做向量加法的平行四边形法则
eq \o(AC,\s\up17(→))
eq \o(AC,\s\up17(→))
以O为起点的向量eq \o(OC,\s\up17(→))
[注意] (1)三角形法则适用于任意两个非零向量求和,平行四边形法则只适用于两个不共线的向量求和.
(2)在使用三角形法则时,应注意“首尾连接”,这个方法可推广得到向量求和的多边形法则:eq \o(A1A2,\s\up17(→))+eq \o(A2A3,\s\up17(→))+eq \o(A3A4,\s\up17(→))+…+An-1An=eq \o(A1An,\s\up17(→)).特别地,当An和A1重合时,eq \o(A1A2,\s\up17(→))+eq \o(A2A3,\s\up17(→))+eq \o(A3A4,\s\up17(→))+…+An-1A1=0.
知识点二 |a+b|与|a|,|b|之间的关系
一般地,我们有|a+b|_______|a|+|b|,当且仅当a,b中有一个是_______或a,b是方向_______的非零向量时等号成立.
[提示] 若|a+b|=||a|-|b||,则a,b中有一个是零向量或a,b是方向相反的非零向量.
知识点三 向量加法的运算律
(1)交换律:a+b=b+a.
(2)结合律:(a+b)+c=a+(b+c).
1.(向量加法的运算律)(多选)对任意四边形ABCD,下列式子中等于eq \o(BC,\s\up17(→))的是( )
A.eq \o(BA,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))
B.eq \o(BD,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))
C.eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BD,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))
D.eq \o(DC,\s\up17(→))+eq \o(BA,\s\up17(→))+eq \o(AD,\s\up17(→))
2.(向量加法的性质)如图所示,在正六边形ABCDEF中,若AB=1,则|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(FE,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))|=( )
A.1
B.2
C.eq \r(3)
D.eq \r(5)
解:a,b,c不共线中隐含着a,b,c均为非零向量,因为零向量与任一向量都是共线的.
利用三角形法则或平行四边形法则作图.
解法一(三角形法则):如图①所示,作eq \o(AB,\s\up17(→))=a,eq \o(BC,\s\up17(→))=b,则eq \o(AC,\s\up17(→))=a+b,再作eq \o(CD,\s\up17(→))=c,则eq \o(AD,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))=(a+b)+c,即eq \o(AD,\s\up17(→))=a+b+c.
解法二(平行四边形法则):因为a,b,c不共线,如图②所示.
在平面内任取一点O,作eq \o(OA,\s\up17(→))=a,eq \o(OB,\s\up17(→))=b,
以OA,OB为邻边作▱OADB,连接OD,
则eq \o(OD,\s\up17(→))=a+b,
再作eq \o(OC,\s\up17(→))=c,以OC,OD为邻边作▱OCED,连接OE,则eq \o(OE,\s\up17(→))=a+b+c.
解 (1)如图①,在平面内任取一点O′,作eq \o(O′D,\s\up17(→))=a,eq \o(DE,\s\up17(→))=b,连接O′E,则eq \o(O′E,\s\up17(→))=a+b.
① ②
(2)如图②,在平面内任取一点O,作eq \o(OA,\s\up17(→))=a,eq \o(OB,\s\up17(→))=b,以OA,OB为邻边作▱OACB,连接OC,则eq \o(OC,\s\up17(→))=eq \o(OA,\s\up17(→))+eq \o(OB,\s\up17(→))=a+b.
解:如下图中①,②所示,
首先作eq \o(OA,\s\up17(→))=a,然后作eq \o(AB,\s\up17(→))=b,则eq \o(OB,\s\up17(→))=a+b.
解:作法一:如图1所示,首先在平面内任取一点O,作向量eq \o(OA,\s\up17(→))=a,接着作向量eq \o(AB,\s\up17(→))=b,则得向量eq \o(OB,\s\up17(→))=a+b.然后作向量eq \o(BC,\s\up17(→))=c,则向量eq \o(OC,\s\up17(→))=(a+b)+c=a+b+c即为所求.
作法二:如图2所示,首先在平面内任取一点O,作向量eq \o(OA,\s\up17(→))=a,eq \o(OB,\s\up17(→))=b,eq \o(OC,\s\up17(→))=c,以OA,OB为邻边作▱OADB,连接OD,则eq \o(OD,\s\up17(→))=eq \o(OA,\s\up17(→))+eq \o(OB,\s\up17(→))=a+b.再以OD,OC为邻边作▱ODEC,连接OE,则eq \o(OE,\s\up17(→))=eq \o(OD,\s\up17(→))+eq \o(OC,\s\up17(→))=a+b+c即为所求.
(2)如图,在△ABC中,O为重心,D,E,F分别是BC,AC,AB的中点,化简下列三式:
①eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CE,\s\up17(→))+eq \o(EA,\s\up17(→));
②eq \o(OE,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(EA,\s\up17(→));
③eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(FE,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→)).
解 ①eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CE,\s\up17(→))+eq \o(EA,\s\up17(→))=eq \o(BE,\s\up17(→))+eq \o(EA,\s\up17(→))=eq \o(BA,\s\up17(→)).
②eq \o(OE,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(EA,\s\up17(→))=(eq \o(OE,\s\up17(→))+eq \o(EA,\s\up17(→)))+eq \o(AB,\s\up17(→))=eq \o(OA,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→))=eq \o(OB,\s\up17(→)).
③eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(FE,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BD,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))=eq \o(AD,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→)).
【跟踪训练】
2.(1)已知正方形ABCD的边长等于1,则|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(AD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))|=________.
解析:|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(AD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))|=|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+(eq \o(AD,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→)))|=|eq \o(AC,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))|=|eq \o(AC,\s\up17(→))|+|eq \o(AC,\s\up17(→))|=2|eq \o(AC,\s\up17(→))|=2eq \r(2).
2eq \r(2)
解:①eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→))=(eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→)))+eq \o(CD,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))=eq \o(AD,\s\up17(→)).
②eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(DF,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(FA,\s\up17(→))=(eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→)))+(eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(DF,\s\up17(→)))+eq \o(FA,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→))+eq \o(CF,\s\up17(→))+eq \o(FA,\s\up17(→))=eq \o(AF,\s\up17(→))+eq \o(FA,\s\up17(→))=0.
(2)化简或计算:
①eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→));
②eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(DF,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(FA,\s\up17(→)).
题型三 向量加法的实际应用
例3 在水流速度为向东10 km/h的河中,如果要使船实际航行的速度的大小为10eq \r(3) km/h,方向垂直于对岸渡河,求船行驶速度的大小与方向.
解 如图所示,eq \o(OA,\s\up17(→))表示水速,eq \o(OB,\s\up17(→))表示船实际航行的速度,eq \o(OC,\s\up17(→))表示船速,由eq \o(OB,\s\up17(→))=eq \o(OC,\s\up17(→))+eq \o(OA,\s\up17(→)),易知|eq \o(BC,\s\up17(→))|=|eq \o(OA,\s\up17(→))|=10,又∠OBC=90°,|eq \o(OB,\s\up17(→))|=10eq \r(3),所以|eq \o(OC,\s\up17(→))|=20,
所以∠BOC=30°,
所以∠AOC=120°,即船行驶的速度的大小为20 km/h,方向与水流方向的夹角为120°.
解:如图所示,设eq \o(AB,\s\up17(→))表示救护车从A地按北偏东35°方向行驶800 km,eq \o(BC,\s\up17(→))表示救护车从B地按南偏东55°的方向行驶800 km.
则救护车行驶的路程指的是|eq \o(AB,\s\up17(→))|+|eq \o(BC,\s\up17(→))|;
两次行驶的位移的合成指的是eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→)).
依题意,有|eq \o(AB,\s\up17(→))|+|eq \o(BC,\s\up17(→))|=800+800=1600(km).
因为α=35°,β=55°,
所以∠ABC=35°+55°=90°.
所以|eq \o(AC,\s\up17(→))|=eq \r(\a\vs4\al(|\o(AB,\s\up17(→))|2+|\o(BC,\s\up17(→))|2))=eq \r(8002+8002)=800eq \r(2)(km).
其中∠BAC=45°,所以方向为北偏东35°+45°=80°.
从而救护车行驶的路程是1600 km,两次位移的合成是向北偏东80°方向行驶800eq \r(2) km.
1.下列等式错误的是( )
A.a+0=0+a=a
B.eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))=0
C.eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BA,\s\up17(→))=0
D.eq \o(CA,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))=eq \o(MN,\s\up17(→))+eq \o(NP,\s\up17(→))+eq \o(PM,\s\up17(→))
解析:对于A,根据0加任何向量都等于原向量,且向量加法满足交换律,所以A正确;对于B,根据向量加法的三角形法则可得eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→)),故原式=eq \o(AC,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))≠0,故B错误;对于C,可知eq \o(AB,\s\up17(→))与eq \o(BA,\s\up17(→))大小相等且方向相反,所以eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BA,\s\up17(→))=0,所以C正确;对于D,可知eq \o(MN,\s\up17(→))+eq \o(NP,\s\up17(→))+eq \o(PM,\s\up17(→))=eq \o(MP,\s\up17(→))+eq \o(PM,\s\up17(→))=0,又eq \o(CA,\s\up17(→))+eq \o(AC,\s\up17(→))=0,可知D正确.故选B.
2.(多选)在▱ABCD中,设eq \o(AB,\s\up17(→))=a,eq \o(AD,\s\up17(→))=b,eq \o(AC,\s\up17(→))=c,eq \o(BD,\s\up17(→))=d,则下列等式中成立的是( )
A.a+b=c
B.a+d=b
C.b+d=a
D.|a+b|=|c|
解析:如图所示,设eq \o(AB,\s\up17(→))=a,eq \o(BC,\s\up17(→))=b,则eq \o(AC,\s\up17(→))=a+b,且△ABC为等腰直角三角形.则|eq \o(AC,\s\up17(→))|=8eq \r(2) km,∠BAC=45°.
8eq \r(2) km
4.在菱形ABCD中,∠DAB=60°,|eq \o(AB,\s\up17(→))|=1,则|eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))|=________.
解析:在菱形ABCD中,连接BD.∵∠DAB=60°,∴△ABD为等边三角形,∴|eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))|=|eq \o(BD,\s\up17(→))|=|eq \o(AB,\s\up17(→))|=1.
5.(2024·广西南宁高一阶段练习)如图,请在图中直接标出:
(1)eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→));
(2)eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→)).
解:(1)eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→)),如图所示.
(2)eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))=eq \o(AE,\s\up17(→)),如图所示.
一、选择题
1.关于平行四边形ABCD,给出下列式子:
①eq \o(AD,\s\up17(→))=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BD,\s\up17(→));②eq \o(AD,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→));③eq \o(AD,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→));④eq \o(AD,\s\up17(→))=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→));⑤eq \o(AD,\s\up17(→))=eq \o(DC,\s\up17(→))+eq \o(CA,\s\up17(→)).
其中不正确的个数是( )
A.1
B.2
C.4
D.5
解析:eq \o(DC,\s\up17(→))+eq \o(CA,\s\up17(→))=eq \o(DA,\s\up17(→)),故⑤不正确;其他各项都正确.故选A.
2.设a=(eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→)))+(eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))),b是任一非零向量,则下列结论中正确的是( )
①a∥b;②a+b=a;③a+b=b;④|a+b|<|a|+|b|;⑤|a+b|=|a|+|b|.
A.①②
B.①③
C.①③⑤
D.②④⑤
解析:a=(eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→)))+(eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→)))=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))=0,易知①③⑤正确.故选C.
3.如图所示的方格纸中有定点O,P,Q,E,F,G,H,则eq \o(OP,\s\up17(→))+eq \o(OQ,\s\up17(→))=( )
A.eq \o(OH,\s\up17(→))
B.eq \o(OG,\s\up17(→))
C.eq \o(FO,\s\up17(→))
D.eq \o(EO,\s\up17(→))
解析:如图,设a=eq \o(OP,\s\up17(→))+eq \o(OQ,\s\up17(→)),利用平行四边形法则作出向量eq \o(OP,\s\up17(→))+eq \o(OQ,\s\up17(→)),再平移即发现a=eq \o(FO,\s\up17(→)).
4.在矩形ABCD中,AB=3,AD=2,E为BC的中点,则|eq \o(AE,\s\up17(→))+eq \o(BE,\s\up17(→))|=( )
A.eq \r(5)
B.eq \r(11)
C.eq \r(13)
D.eq \r(15)
解析:在矩形ABCD中,AB=3,AD=2,E为BC的中点,所以eq \o(BE,\s\up17(→))=eq \o(EC,\s\up17(→)),AC=eq \r(AB2+AD2)=eq \r(4+9)=eq \r(13),则|eq \o(AE,\s\up17(→))+eq \o(BE,\s\up17(→))|=|eq \o(AE,\s\up17(→))+eq \o(EC,\s\up17(→))|=|eq \o(AC,\s\up17(→))|=eq \r(13).故选C.
5.(多选)已知D,E,F分别是△ABC的边AB,BC,CA的中点,则下列等式中正确的是( )
A.eq \o(FD,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))=eq \o(FA,\s\up17(→))
B.eq \o(FD,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))+eq \o(EF,\s\up17(→))=0
C.eq \o(DE,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))=eq \o(EC,\s\up17(→))
D.eq \o(DA,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))=eq \o(FD,\s\up17(→))
解析:易知A,B正确;由向量加法的平行四边形法则可知eq \o(DE,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))=eq \o(DF,\s\up17(→)),又eq \o(DF,\s\up17(→))=eq \o(EC,\s\up17(→)),所以eq \o(DE,\s\up17(→))+eq \o(DA,\s\up17(→))=eq \o(EC,\s\up17(→)),C正确;由向量加法的交换律可知,eq \o(DA,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))=eq \o(DF,\s\up17(→))≠eq \o(FD,\s\up17(→)),D错误.故选ABC.
eq \o(OB,\s\up17(→))
eq \o(BO,\s\up17(→))
eq \o(AC,\s\up17(→))
二、填空题
6.根据图示填空.
(1)eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(OA,\s\up17(→))=________;
(2)eq \o(BO,\s\up17(→))+eq \o(OD,\s\up17(→))+eq \o(DO,\s\up17(→))=________;
(3)eq \o(AO,\s\up17(→))+eq \o(OB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=________.
解析:由三角形法则知,
(1)eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(OA,\s\up17(→))=eq \o(OA,\s\up17(→))+eq \o(AB,\s\up17(→))=eq \o(OB,\s\up17(→)).
(2)eq \o(BO,\s\up17(→))+eq \o(OD,\s\up17(→))+eq \o(DO,\s\up17(→))=eq \o(BD,\s\up17(→))+eq \o(DO,\s\up17(→))=eq \o(BO,\s\up17(→)).
(3)eq \o(AO,\s\up17(→))+eq \o(OB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→)).
7.已知eq \o(AB,\s\up17(→))=a,eq \o(BC,\s\up17(→))=b,eq \o(CD,\s\up17(→))=c,eq \o(DE,\s\up17(→))=d,eq \o(AE,\s\up17(→))=e,则a+b+c+d=________.
解析:a+b+c+d=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))+eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))=eq \o(AE,\s\up17(→))=e.
8.已知D为△ABC的边BC的中点,△ABC所在平面内有一点P,满足eq \o(PA,\s\up17(→))=eq \o(PB,\s\up17(→))+eq \o(PC,\s\up17(→)),则eq \f(PD,AD)的值为________.
解析:由题意,以PB,PC为邻边作平行四边形,如图,由eq \o(PA,\s\up17(→))=eq \o(PB,\s\up17(→))+eq \o(PC,\s\up17(→)),知PA必为该平行四边形的对角线,又D为边BC的中点,∴D为PA的中点,∴eq \f(PD,AD)=1.
三、解答题
9.已知|eq \o(OA,\s\up17(→))|=|a|=3,|eq \o(OB,\s\up17(→))|=|b|=3,∠AOB=60°,求|a+b|.
解:如图,以OA,OB为邻边作▱OACB.
因为|eq \o(OA,\s\up17(→))|=|eq \o(OB,\s\up17(→))|=3,
所以▱OACB为菱形,
连接OC,AB,则OC⊥AB,
设垂足为D.
因为∠AOB=60°,所以∠AOD=30°,
所以在Rt△AOD中,OD=OAcos30°=eq \f(3\r(3),2),
所以|a+b|=|eq \o(OC,\s\up17(→))|=2OD=eq \f(3\r(3),2)×2=3eq \r(3).
解:作eq \o(AB,\s\up17(→))=v水,eq \o(AD,\s\up17(→))=v船,以AB,AD为邻边作▱ABCD,则eq \o(AC,\s\up17(→))=v实际,如图.
由题意可知∠CAB=90°,
在Rt△ABC中,|eq \o(AB,\s\up17(→))|=|v水|=10,|eq \o(BC,\s\up17(→))|=|eq \o(AD,\s\up17(→))|=|v船|=20,
∴cos∠ABC=eq \f(|\o(AB,\s\up17(→))|,|\o(BC,\s\up17(→))|)=eq \f(10,20)=eq \f(1,2),
∴∠ABC=60°,从而船与水流方向成120°角.
故船行进的方向与水流的方向成120°角.
11.在△ABC中,eq \o(AB,\s\up17(→))=a,eq \o(BC,\s\up17(→))=b,若|a|=|b|=1,且|a+b|=eq \r(2),则△ABC的形状是( )
A.正三角形
B.锐角三角形
C.钝角三角形
D.等腰直角三角形
解析:如图,a+b=eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))=eq \o(AC,\s\up17(→)),∴|eq \o(AB,\s\up17(→))|=|eq \o(BC,\s\up17(→))|=1,|eq \o(AC,\s\up17(→))|=eq \r(2),∴|eq \o(AB,\s\up17(→))|2+|eq \o(BC,\s\up17(→))|2=|eq \o(AC,\s\up17(→))|2=2,∴△ABC为等腰直角三角形.故选D.
12.(2024·浙江绍兴高一月考)已知等腰直角三角形ABC的直角边长为1,E为斜边BC上一动点,则|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BE,\s\up17(→))|的最小值为( )
A.eq \f(\r(2),2)
B.eq \f(1,2)
C.1
D.eq \r(2)
解析:|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BE,\s\up17(→))|=|eq \o(AE,\s\up17(→))|,显然当E为斜边BC的中点时,AE⊥BC,此时AE最小,为eq \f(BC,2)=eq \f(\r(2),2),即|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(BE,\s\up17(→))|的最小值为eq \f(\r(2),2).故选A.
13.(2024·河南南阳五校高一下期中)若P为△ABC的外心,且eq \o(PA,\s\up17(→))+eq \o(PB,\s\up17(→))=eq \o(PC,\s\up17(→)),则∠ACB=________.
解析:如图,因为eq \o(PA,\s\up17(→))+eq \o(PB,\s\up17(→))=eq \o(PC,\s\up17(→)),所以四边形APBC是平行四边形.又P为△ABC的外心,所以|eq \o(PA,\s\up17(→))|=|eq \o(PB,\s\up17(→))|=|eq \o(PC,\s\up17(→))|,所以△APC和△BPC均为等边三角形.因此∠ACB=2∠ACP=120°.
14.在四边形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,且|eq \o(AB,\s\up17(→))|=|eq \o(AD,\s\up17(→))|=1,eq \o(OA,\s\up17(→))=eq \o(CO,\s\up17(→)),eq \o(OB,\s\up17(→))=eq \o(DO,\s\up17(→)),cos∠DAB=eq \f(1,2).求|eq \o(DC,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))|与|eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))|.
解:∵eq \o(OA,\s\up17(→))=eq \o(CO,\s\up17(→)),eq \o(OB,\s\up17(→))=eq \o(DO,\s\up17(→)),∴四边形ABCD为平行四边形.
又|eq \o(AB,\s\up17(→))|=|eq \o(AD,\s\up17(→))|=1,
∴四边形ABCD为菱形.
∵cos∠DAB=eq \f(1,2),∠DAB∈(0,π),
∴∠DAB=eq \f(π,3),∴△ABD为正三角形.
∴|eq \o(DC,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))|=|eq \o(AB,\s\up17(→))+eq \o(AD,\s\up17(→))|=|eq \o(AC,\s\up17(→))|=2|eq \o(AO,\s\up17(→))|=eq \r(3),
|eq \o(CD,\s\up17(→))+eq \o(BC,\s\up17(→))|=|eq \o(BD,\s\up17(→))|=|eq \o(AB,\s\up17(→))|=1.
15.如图,已知D,E,F分别是△ABC三边AB,BC,CA的中点,求证:eq \o(EA,\s\up17(→))+eq \o(FB,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))=0.
证明:如图,连接DE,EF,FD,
因为D,E,F分别是△ABC三边的中点,所以四边形ADEF为平行四边形.
由向量加法的平行四边形法则,得
eq \o(ED,\s\up17(→))+eq \o(EF,\s\up17(→))=eq \o(EA,\s\up17(→)),
①
同理,eq \o(FD,\s\up17(→))+eq \o(FE,\s\up17(→))=eq \o(FB,\s\up17(→)),
②
eq \o(DF,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))=eq \o(DC,\s\up17(→)),
③
将①②③式相加,得eq \o(EA,\s\up17(→))+eq \o(FB,\s\up17(→))+eq \o(DC,\s\up17(→))=eq \o(ED,\s\up17(→))+eq \o(EF,\s\up17(→))+eq \o(FD,\s\up17(→))+eq \o(FE,\s\up17(→))+eq \o(DF,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→))=(eq \o(ED,\s\up17(→))+eq \o(DE,\s\up17(→)))+(eq \o(EF,\s\up17(→))+eq \o(FE,\s\up17(→)))+(eq \o(FD,\s\up17(→))+eq \o(DF,\s\up17(→)))=0,原式得证.
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