内容正文:
第9章 平面向量
9.2 向量运算
9.2.1 向量的加减法
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第9章 平面向量
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第2课时 向量的减法运算
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目
录
课前案 必备知识·自主学习
01
02
CONTENTS
课堂案 关键能力·互动探究
03
课后案 学业评价·层级训练
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第9章 平面向量
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课前案 必备知识·自主学习
01
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导学 向量加减法
a-b
差
终点
终点
a+(-b)
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课堂案 关键能力·互动探究
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课后案 学业评价·层级训练
03
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第9章 平面向量
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学业标准
素养目标
1.能用相反向量说出向量减法的意义.(难点)
2.掌握向量的减法运算及其几何意义,能熟练地进行向量的加减运算.(重点)
3.能将向量的减法运算转化为向量的加法运算.(易混点)
1.类比数的运算,探究向量减法运算和三角形法则,培养数学抽象和数学建模等核心素养.
2.通过向量加法进行向量的减法运算,提升数学运算和逻辑推理等核心素养.
[教材梳理]
1.向量减法的定义
若b+x=a,则向量x叫作a与b的差,记为________.求两个向量___的运算,叫作向量的减法.
2.几何意义
如图,在平面内任取一点O,作eq \o(OA,\s\up16(→))=a,eq \o(OB,\s\up16(→))=b.则向量a-b=___.
即当向量a,b起点相同时,从b的_____指向a的_____的向量就是a-b.
3.性质:减去一个向量等于加上这个向量的相反向量,即a-b=_________.
eq \o(BA,\s\up16(→))
[基础自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)△ABC中,eq \o(BA,\s\up16(→))=a,eq \o(BC,\s\up16(→))=b,则eq \o(CA,\s\up16(→))=a-b.( )
(2)两个相等向量的差是零.( )
(3)任意两个向量的差都能用三角形法则表示.( )
(4)向量的减法是向量加法的逆运算.( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
2.(多选题)在平行四边形ABCD中,下列结论正确的是( )
A.eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(DC,\s\up16(→))=0
B.eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(BA,\s\up16(→))=eq \o(AC,\s\up16(→))
C.eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))=eq \o(BD,\s\up16(→))
D.eq \o(AD,\s\up16(→))+eq \o(CB,\s\up16(→))=0
答案 ABD
解析 eq \o(EF,\s\up16(→))+eq \o(DE,\s\up16(→))-eq \o(DB,\s\up16(→))=eq \o(EF,\s\up16(→))+eq \o(BE,\s\up16(→))=eq \o(BF,\s\up16(→)).
答案 eq \o(BF,\s\up16(→))
3.eq \o(PA,\s\up16(→))-eq \o(PB,\s\up16(→))=_______.
解析 eq \o(PA,\s\up16(→))-eq \o(PB,\s\up16(→))=eq \o(BA,\s\up16(→)).
答案 eq \o(BA,\s\up16(→))
4.eq \o(EF,\s\up16(→))+eq \o(DE,\s\up16(→))-eq \o(DB,\s\up16(→))=_______.
题型一 向量减法的几何意义(一题多解)
[解析] 法一 如图①,在平面内任取一点O,作eq \o(OA,\s\up16(→))=a,eq \o(OB,\s\up16(→))=b,eq \o(OC,\s\up16(→))=c,连接BC,
则eq \o(CB,\s\up16(→))=b-c.
过点A作ADeq \o(\s\do3(═),\s\up3(∥))BC,连接OD,
则eq \o(AD,\s\up16(→))=b-c,
所以eq \o(OD,\s\up16(→))=eq \o(OA,\s\up16(→))+eq \o(AD,\s\up16(→))=a+b-c.
法二 如图②,在平面内任取一点O,作eq \o(OA,\s\up16(→))=a,eq \o(AB,\s\up16(→))=b,连接OB,则eq \o(OB,\s\up16(→))=a+b,
再作eq \o(OC,\s\up16(→))=c,连接CB,
则eq \o(CB,\s\up16(→))=a+b-c.
法三 如图③,在平面内任取一点O,
作eq \o(OA,\s\up16(→))=a,eq \o(AB,\s\up16(→))=b,连接OB,则eq \o(OB,\s\up16(→))=a+b,
再作eq \o(CB,\s\up16(→))=c,连接OC,则eq \o(OC,\s\up16(→))=a+b-c.
求作两个向量的差向量的两种思路
(1)可以转化为向量的加法来进行,如a-b,可以先作-b,然后作a+(-b)即可.
(2)可以直接用向量减法的三角形法则,即把两向量的起点重合,则差向量为连接两个向量的终点,指向被减向量的终点的向量.
[触类旁通]
1. 如图,已知向量a,b,c,求作向量a-b-c.
解析 在平面内任取一点O,
作向量eq \o(OA,\s\up16(→))=a,eq \o(OB,\s\up16(→))=b,则向量eq \o(BA,\s\up16(→))=a-b,再作向量eq \o(BC,\s\up16(→))=c,
则向量eq \o(CA,\s\up16(→))=a-b-c.
题型二 向量的减法运算(一题多解)
(1)(eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(MB,\s\up16(→)))+(-eq \o(OB,\s\up16(→))-eq \o(MO,\s\up16(→)));
(2)eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(DC,\s\up16(→)).
[解析] (1)法一 原式=eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(MB,\s\up16(→))+eq \o(BO,\s\up16(→))+eq \o(OM,\s\up16(→))=(eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(BO,\s\up16(→)))+(eq \o(OM,\s\up16(→))+eq \o(MB,\s\up16(→)))=eq \o(AO,\s\up16(→))+eq \o(OB,\s\up16(→))=eq \o(AB,\s\up16(→)).
法二 原式=eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(MB,\s\up16(→))+eq \o(BO,\s\up16(→))+eq \o(OM,\s\up16(→))
=eq \o(AB,\s\up16(→))+(eq \o(MB,\s\up16(→))+eq \o(BO,\s\up16(→)))+eq \o(OM,\s\up16(→))=eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(MO,\s\up16(→))+eq \o(OM,\s\up16(→))
=eq \o(AB,\s\up16(→))+0eq \a\vs4\al(=)
eq \o(AB,\s\up16(→)).
(2)法一 原式=eq \o(DB,\s\up16(→))-eq \o(DC,\s\up16(→))=eq \o(CB,\s\up16(→)).
法二 原式=eq \o(AB,\s\up16(→))-(eq \o(AD,\s\up16(→))+eq \o(DC,\s\up16(→)))=eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AC,\s\up16(→))=eq \o(CB,\s\up16(→)).
向量减法运算的常用方法
[触类旁通]
2.化简下列向量表达式:
(1)eq \o(OM,\s\up16(→))-eq \o(ON,\s\up16(→))+eq \o(MP,\s\up16(→))-eq \o(NA,\s\up16(→));
(2)(eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(BM,\s\up16(→)))+(eq \o(BC,\s\up16(→))-eq \o(MC,\s\up16(→))).
解析 (1)eq \o(OM,\s\up16(→))-eq \o(ON,\s\up16(→))+eq \o(MP,\s\up16(→))-eq \o(NA,\s\up16(→))=eq \o(NM,\s\up16(→))+eq \o(MP,\s\up16(→))-eq \o(NA,\s\up16(→))=eq \o(NP,\s\up16(→))-eq \o(NA,\s\up16(→))=eq \o(AP,\s\up16(→)).
(2)(eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(BM,\s\up16(→)))+(eq \o(BC,\s\up16(→))-eq \o(MC,\s\up16(→)))=eq \o(AD,\s\up16(→))+eq \o(MB,\s\up16(→))+eq \o(BC,\s\up16(→))+eq \o(CM,\s\up16(→))=eq \o(AD,\s\up16(→))+(eq \o(MB,\s\up16(→))+eq \o(BC,\s\up16(→))+eq \o(CM,\s\up16(→)))=eq \o(AD,\s\up16(→))+0eq \a\vs4\al(=)
eq \o(AD,\s\up16(→)).
题型三 向量加减法的综合应用(一题多变)
o(AB,\s\up16(→))INCLUDEPICTURE "教师WORD/例3.tif" \* MERGEFORMAT"
(1)在四边形ABCD中,=eq \o(DC,\s\up16(→)),若|eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(AB,\s\up16(→))|=|eq \o(BC,\s\up16(→))-eq \o(BA,\s\up16(→))|,则四边形ABCD是( )
A.菱形
B.矩形
C.正方形
D.不确定
(2)已知|eq \o(AB,\s\up16(→))|=6,|eq \o(AD,\s\up16(→))|=9,求|eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))|的取值范围.
(1)[解析] ∵eq \o(AB,\s\up16(→))=eq \o(DC,\s\up16(→)),
∴四边形ABCD为平行四边形,
又∵|eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(AB,\s\up16(→))|=|eq \o(BC,\s\up16(→))-eq \o(BA,\s\up16(→))|,∴|eq \o(BD,\s\up16(→))|=|eq \o(CA,\s\up16(→))|.
∴四边形ABCD为矩形.
[答案] B
(2)[解析] ∵eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(|\o(AB,\s\up16(→))|-|\o(AD,\s\up16(→))|))≤|eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))|≤|eq \o(AB,\s\up16(→))|+|eq \o(AD,\s\up16(→))|,
且|eq \o(AD,\s\up16(→))|=9,|eq \o(AB,\s\up16(→))|=6,∴3≤|eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))|≤15.
当eq \o(AD,\s\up16(→))与eq \o(AB,\s\up16(→))同向时,|eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))|=3;
当eq \o(AD,\s\up16(→))与eq \o(AB,\s\up16(→))反向时,|eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))|=15.
∴|eq \o(AB,\s\up16(→))-eq \o(AD,\s\up16(→))|的取值范围为[3,15].
[母题变式]
1. (变条件,变结论)将本例(2)的条件改为“|eq \o(AB,\s\up16(→))|=8,|eq \o(AD,\s\up16(→))|=5”,求|eq \o(BD,\s\up16(→))|的取值范围.
解析 因为eq \o(BD,\s\up16(→))=eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(AB,\s\up16(→)),|eq \o(AB,\s\up16(→))|=8,|eq \o(AD,\s\up16(→))|=5,
eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(|\o(AD,\s\up16(→))|-|\o(AB,\s\up16(→))|))≤|eq \o(AD,\s\up16(→))-eq \o(AB,\s\up16(→))|≤|eq \o(AD,\s\up16(→))|+|eq \o(AB,\s\up16(→))|,
所以3≤|eq \o(BD,\s\up16(→))|≤13,
当eq \o(AB,\s\up16(→))与eq \o(AD,\s\up16(→))同向时,|eq \o(BD,\s\up16(→))|=3;
当eq \o(AB,\s\up16(→))与eq \o(AD,\s\up16(→))反向时,|eq \o(BD,\s\up16(→))|=13.
所以|eq \o(BD,\s\up16(→))|的取值范围是[3,13].
2.(变条件,变结论)在本例(2)条件不变的条件下,求|eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(AD,\s\up16(→))|的取值范围.
解析 由eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(|\o(AB,\s\up16(→))|-|\o(AD,\s\up16(→))|))≤|eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(AD,\s\up16(→))|≤|eq \o(AB,\s\up16(→))|+|eq \o(AD,\s\up16(→))|,∵|eq \o(AB,\s\up16(→))|=6,|eq \o(AD,\s\up16(→))|=9,
∴3≤|eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(AD,\s\up16(→))|≤15.
当eq \o(AB,\s\up16(→))与eq \o(AD,\s\up16(→))同向时,|eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(AD,\s\up16(→))|=15;
当eq \o(AB,\s\up16(→))与eq \o(AD,\s\up16(→))反向时,|eq \o(AB,\s\up16(→))+eq \o(AD,\s\up16(→))|=3.
3.(变条件,变结论)本例(2)中条件“|eq \o(AD,\s\up16(→))|=9”改为“|eq \o(BD,\s\up16(→))|=9”,求|eq \o(AD,\s\up16(→))|的取值范围.
解析 eq \o(AD,\s\up16(→))=eq \o(BD,\s\up16(→))-eq \o(BA,\s\up16(→)),又|eq \o(BA,\s\up16(→))|=|eq \o(AB,\s\up16(→))|,
由eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(|\o(BD,\s\up16(→))|-|\o(BA,\s\up16(→))|))≤|eq \o(BD,\s\up16(→))-eq \o(BA,\s\up16(→))|≤|eq \o(BD,\s\up16(→))|+|eq \o(BA,\s\up16(→))|,∴3≤|eq \o(AD,\s\up16(→))|≤15.
[素养聚焦] 通过向量加减法的综合应用,直观想象、数学运算等核心素养体现在解题过程中.
要熟练掌握在三角形、平行四边形等常见图形中,各边对应向量以及对角线对应向量之间的关系,能够运用向量的加法与减法进行正确的表示,同时还要熟悉常见平面图形的几何性质,能够从向量的角度,运用向量语言进行表示.
[触类旁通]
3.在四边形ABCD中,AB=AD=2,∠BAD=120°,O为平面上一点,且满足eq \o(OA,\s\up16(→))+eq \o(OC,\s\up16(→))=eq \o(OB,\s\up16(→))+eq \o(OD,\s\up16(→)),则四边形ABCD的面积为( )
A.eq \r(3)
B.2eq \r(3)
C.4eq \r(3)
D.4
解析 ∵eq \o(OA,\s\up16(→))+eq \o(OC,\s\up16(→))=eq \o(OB,\s\up16(→))+eq \o(OD,\s\up16(→)),∴eq \o(OA,\s\up16(→))-eq \o(OB,\s\up16(→))=eq \o(OD,\s\up16(→))-eq \o(OC,\s\up16(→)),即eq \o(BA,\s\up16(→))=eq \o(CD,\s\up16(→)),∴BAeq \o(\s\do3(═),\s\up3(∥))CD,
∴四边形ABCD为平行四边形,又AB=AD,
∴平行四边形ABCD为菱形.
如图,连接AC,∵∠BAD=120°,
∴△ABC与△ACD均为等边三角形,∴四边形ABCD的面积为eq \f(1,2)×2×eq \r(3)×2=2eq \r(3),故选B.
答案 B
[缜密思维提能区] 易错案例
向量加、减法运算
[典例] 如图,已知O为平行四边形ABCD内一点,eq \o(OA,\s\up16(→))=a,eq \o(OB,\s\up16(→))=b,eq \o(OC,\s\up16(→))=c,则OD=________(用a,b,c表示).
[解析] 因为eq \o(BA,\s\up16(→))=eq \o(CD,\s\up16(→)),
eq \a\vs4\al(\o(BA,\s\up16(→))=\o(OA,\s\up16(→))-\o(OB,\s\up16(→)),,\o(CD,\s\up16(→))=\o(OD,\s\up16(→))-\o(OC,\s\up16(→)),―→,所以\o(OD,\s\up16(→))-\o(OC,\s\up16(→))=\o(OA,\s\up16(→))-\o(OB,\s\up16(→)),,\o(OD,\s\up16(→))=\o(OA,\s\up16(→))-\o(OB,\s\up16(→))+\o(OC,\s\up16(→)),,所以\o(OD,\s\up16(→))=a-b+c.)eq \x(\a\al(易错警示:忽视几,何图形的性质和,相等向量的定义,及在处理向量减,法时字母顺序出,错,导致错误.))
[答案] a-b+c.
[纠错心得] 向量加减法的几何意义的两个关注点
(1)重视向量知识与平面几何知识的结合:利用平面几何中线线平行、线段相等可以推出向量共线.
(2)记准向量减法的几何意义:根据向量减法的几何意义作两个向量差的基本步骤是:作平移,共起点,两尾连,指被减.
知识落实
技法强化
向量减法的定义、几何意义,相反向量.
恰当的构造平行四边形,寻找|a|,|b|,|a±b|的关系,要灵活运用平面图形的性质.
$$