内容正文:
第2节 平面向量的基本定理及坐标表示
★[课程标准]
1.了解平面向量的基本定理及其意义.2.掌握平面向量的正交分解及其坐标表示.3.会用坐标表示平面向量的
加、减与数乘运算.4.理解用坐标表示的平面向量共线的条件.
学生用书 P117
1.平面向量的基本定理
(1)平面向量基本定理:如果e1,e2 是同一平面内的两
个不共线的向量,那么对该平面内的任意一个向
量a,存 在 唯 一 的 一 对 实 数λ1,λ2,使a=λ1e1
+λ2e2.
(2)基:把不共线的向量e1,e2 叫作表示这一平面内所
有向量的一组基,记作{e1,e2}.
(3)正交基:若基中的两个向量互相垂直,则称这组基
为正交基.在正交基下向量的线性表示称为正交
分解.若基中的两个向量是互相垂直的单位向量,
则称这组基为标准正交基.
2.平面向量的坐标运算
(1)向量加法、减法、数乘向量及向量的模
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a+b=(x1+x2,
y1+y2),a-b=(x1-x2,y1-y2),λa=(λx1,
λy1),|a|= x21+y21.
(2)向量坐标的求法
①若向量的起点是坐标原点,则终点坐标即为向量
的坐标.
②设A(x1,y1),B(x2,y2),则AB
→
=(x2-x1,y2-y1),
|AB
→
|= (x2-x1)2+(y2-y1)2.
3.平面向量共线的坐标表示
设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b⇔x1y2-x2y1=0.
1.若a与b不共线,λa+μb=0,则λ=μ=0.
2.已知P 为线段AB 的中点,若 A(x1,y1),B(x2,
y2),则P 点坐标为
x1+x2
2
,y1+y2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷.
3.已知△ABC 的顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,
y3),则△ABC的重心G 的坐标为
x1+x2+x3
3
,y1+y2+y3
3
æ
è
ç
ö
ø
÷.
◆[思考辨析]
判断下列说法是否正确,正确的在它后面的括号里
打“√”,错误的打“×”.
(1)平面内的任何两个向量都可以作为一组基.
( )
(2)在△ABC中,向量AB
→,BC
→
的夹角为∠ABC.( )
(3)同一向量在不同基下的表示是相同的. ( )
(4)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b的充要条
件可表示成
x1
x2
=y1y2
. ( )
(5)若a,b不共线,且λ1a+μ1b=λ2a+μ2b,则λ1=λ2,
μ1=μ2. ( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
◆[小题查验]
1.(多选)在下列各组向量中,不可以作为基的是
( )
A.e1=(0,0),e2=(1,-2)
B.e1=(-1,2),e2=(5,7)
C.e1=(3,5),e2=(6,10)
D.e1=(2,-3),e2=
1
2
,-34
æ
è
ç
ö
ø
÷
答案:ACD
2.(共线的条件不清致误)设向量a=(x1,y1),b=
(x2,y2),则
x1
x2
=y1y2
是a∥b的 条件 ( )
A.充要 B.必要不充分
C.充分不必要 D.既不充分也不必要
解析:C [若
x1
x2
=y1y2
,则x1y2-x2y1=0,∴a∥b,
若a∥b,有可能x2 或y2 为0.]
3.若P1(1,3),P2(4,0)且P 是线段P1P2 的一个三
等分点,则点P 的坐标为 ( )
A.(2,2) B.(3,-1)
C.(2,2)或(3,-1) D.(2,2)或(3,1)
解析:D [由题意得P1P
→
=13P1P2
→
或P1P
→
=23P1P2
→,
P1P2
→
=(3,-3).设P(x,y),则P1P
→
=(x-1,y-3),当
P1P
→
=13P1P2
→
时,(x-1,y-3)=13
(3,-3),所以x=
2,y=2,即P(2,2);当P1P
→
=23P1P2
→
时,(x-1,y-3)
=23
(3,-3),所以x=3,y=1,即P(3,1).]
4.(BSD必修第二册P100习题2-4B组T1 改编)已知
向量a=(2,3),b=(-1,2),若ma+nb 与a-2b
共线,则m
n= .
解析:由向量a=(2,3),b=(-1,2),
得ma+nb=(2m-n,3m+2n),a-2b=(4,-1).
由ma+nb 与a-2b共线,得2m-n4 =
3m+2n
-1
,所
以m
n=-
1
2.
答案:-12
871
高考总复习 数学(BS)
5.e1,e2 是不共线向量,且a=-e1+3e2,b=4e1+
2e2,c= -3e1+12e2,若b,c 为 一 组 基,则a=
(b,c线性表示).
解析:设a=λ1b+λ2c,
则-e1+3e2=λ1(4e1+2e2)+λ2(-3e1+12e2),
即-e1+3e2=(4λ1-3λ2)e1+(2λ1+12λ2)e2,
∴
4λ1-3λ2=-1,
2λ1+12λ2=3,{ 解得
λ1=-
1
18
,
λ2=
7
27
,
ì
î
í
ï
ï
ïï
∴a=-118b+
7
27c.
答案:-118b+
7
27c
学生用书 P118
平面向量基本定理的应用
[典例] (1)(2025河南期中)已知△ABC 为等边
三角形,分别以CA,CB 为边作正六边形,如图所
示,则 ( )
A.EF→=92AD
→
+4GH→ B.EF→=72AD
→
+3GH→
C.EF→=5AD→+4GH→ D.EF→=92AD
→
+3GH→
[解析] 选取AB→,AC→为基底,
EF→=EH→+HF→=3AB→+AC→,
AD→=BG→=2BC→=-2AB→+2AC→,
GH→=GB→+BH→=2CB→+AB→=2AB→-2AC→+AB→
=3AB→-2AC→,
设EF→=xAD→+yGH
→
=-2xAB→+2xAC→+
3yAB
→
-2yAC
→
=(-2x+3y)AB
→
+(2x-2y)AC
→,
∴
-2x+3y=3,
2x-2y=1,{ ∴
x=92
,
y=4,
{
即EF→=92AD
→
+4GH→.
[答案] A
(2)(2025 重庆八中模
拟)如 图,在 平 行 四 边 形
ABCD 中,E 是 BC 的 中
点,CF
→
=2FD
→,DE 与BF 相交于O.若AD=2,AO
→
(3AD
→
-2AB
→)=-7,则AB 的长为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
[解析] 在平行四边形 ABCD 中,E 是BC 的中
点,CF
→
=2FD
→,DE 与BF 相交于O.
设DO
→
=λDE
→(0<λ<1),BO
→
=μBF
→(0<μ<1),
则AD
→
+DO
→
=AD
→
+λDE
→
=AD
→
+λ AB
→
-12AD
→æ
è
ç
ö
ø
÷= 1-12λ
æ
è
ç
ö
ø
÷AD
→
+λAB
→,
AB
→
+BO
→
=AB
→
+μBF
→
=AB
→
+μ AD
→
-23AB
→æ
è
ç
ö
ø
÷
= 1-23μ
æ
è
ç
ö
ø
÷AB
→
+μAD
→,
由AO
→
=AD
→
+DO
→
=AB
→
+BO
→,可得 1-23μ
æ
è
ç
ö
ø
÷AB
→
+
μAD
→
= 1-12λ
æ
è
ç
ö
ø
÷AD
→
+λAB
→,
则
1-12λ=μ
,
1-23μ=λ
,
ì
î
í
ï
ï
ïï
解之得
λ=12
,
μ=
3
4
,
ì
î
í
ï
ï
ïï
则AO
→
=AD
→
+DO
→
=34AD
→
+12AB
→,
则AO
→(3AD
→
-2AB
→)= 34AD
→
+12AB
→æ
è
ç
ö
ø
÷
(3AD
→
-2AB
→)=94|AD
→
|2-|AB
→
|2=-7,
又AD=2,则9-|AB
→
|2=-7,解之得|AB
→
|=4,即
AB 的长为4.
[答案] C
平面向量基本定理的实质及应用思路
(1)应用平面向量基本定理表示向量的实质是利用
平行四边形法则或三角形法则进行向量的加、
减或数乘运算.
(2)用平面向量基本定理解决问题的一般思路是:
先选择一组基,并运用该基将条件和结论表示
成向量的形式,再通过向量的运算来解决.
在△ABC中,点P 是AB 上一点,且CP
→
=23CA
→
+
1
3CB
→,Q 是BC 的中点,AQ 与CP 的交点为M,又
CM
→
=tCP
→,则实数t的值为 .
解析:因为CP
→
=23CA
→
+
1
3CB
→,所以3CP
→
=2CA
→
+
CB
→,即2CP
→
-2CA
→
=CB
→
-
971
主题三 第六章 平面向量、复数
CP
→,所以2AP
→
=PB
→
.
即P 为AB 的一个三等分点(靠近A 点),
又因为A,M,Q 三点共线,设AM
→
=λAQ
→
.
所以CM
→
=AM
→
-AC
→
=λAQ
→
-AC
→
=λ 12AB
→
+12AC
→æ
è
ç
ö
ø
÷-AC
→
=λ2AB
→
+λ-22 AC
→,
又CM
→
=tCP
→
=t(AP
→
-AC
→)=t 13AB
→
-AC
→æ
è
ç
ö
ø
÷
=t3AB
→
-tAC
→
.
故
λ
2=
t
3
,
λ-2
2 =-t
,
ì
î
í
ï
ï
ïï
解得
t=34
,
λ=12.
ì
î
í
ï
ï
ïï
故t的值是34.
答案:3
4
平面向量的坐标运算
1.(2025福建泉州模拟预测)如图,直线OA、AB与
x轴正方向的夹角分别为θ和30°,|OA→|=|AB→|=2,
θ∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷,则AB→的坐标是 .
解析:如图所示,过点 A、B 分别作垂线,垂足分别
为C、D,
由题得A 的坐标为(2cosθ,2sinθ),
由于|BD|=1,|AD|= 3,所 以 点 B 的 坐 标 为
(2cosθ+ 3,2sinθ+1),
所以AB→的坐标为(2cosθ+ 3-2cosθ,2sinθ+1-
2sinθ),即(3,1).
答案:(3,1)
2.(2025江苏模拟)在正方形ABCD 中,M 是BC的中
点.若AC
→
=λAM
→
+μBD
→,则λ+μ的值为 ( )
A.43 B.
5
3 C.
15
8 D.2
解析:B [在正方形 ABCD 中,
以点A 为原点,直线 AB,AD 分
别为x,y 轴 建 立 平 面 直 角 坐 标
系,如图,令|AB|=2,则 B(2,
0),C(2,2),D(0,2),M(2,1),AC
→
=(2,2),AM
→
=
(2,1),BD
→
=(-2,2),
λAM
→
+μBD
→
=(2λ-2μ,λ+2μ),
因AC
→
=λAM
→
+μBD
→,
于是得
2λ-2μ=2,
λ+2μ=2,{ 解得λ=
4
3
,μ=
1
3
,λ+μ=
5
3
,
所以λ+μ的值为
5
3.
]
3.已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).设AB
→
=a,BC
→
=b,CA
→
=c,且CM
→
=3c,CN
→
=-2b.
(1)求3a+b-3c;
(2)求满足a=mb+nc的实数m,n;
(3)求M,N 的坐标及向量MN
→
的坐标.
解:由已知得a=(5,-5),b=(-6,-3),c=(1,8).
(1)3a+b-3c=3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8)
=(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42).
(2)法一:∵mb+nc=(-6m+n,-3m+8n),
∴
-6m+n=5,
-3m+8n=-5,{ 解得
m=-1,
n=-1.{
法二:∵a+b+c=0,∴a=-b-c,
又∵a=mb+nc,∴mb+nc=-b-c,∴
m=-1,
n=-1.{
(3)设O 为坐标原点,∵CM
→
=OM
→
-OC
→
=3c,
∴OM
→
=3c+OC
→
=(3,24)+(-3,-4)=(0,20),
∴M(0,20).
又∵CN
→
=ON
→
-OC
→
=-2b,
∴ON
→
=-2b+OC
→
=(12,6)+(-3,-4)=(9,2),
∴N(9,2),∴MN
→
=(9,-18).
平面向量坐标运算的技巧
(1)向量的坐标运算主要是利用向量加、减、数乘运
算的法则来进行求解的,若已知有向线段两端
点的坐标,则应先求向量的坐标.
(2)解题过程中,常利用向量相等则其坐标相同这
一原则,通过列方程(组)来进行求解.
平面向量共线的坐标表示
▶[命题点1] 由坐标判断是否共线
[典例1] (多选)(2025全国模拟)已知点A(4,6),
B -3,32
æ
è
ç
ö
ø
÷,与向量AB
→
平行的向量的坐标可以是
( )
A.143
,3æ
è
ç
ö
ø
÷ B.7,92
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.-143
,-3æ
è
ç
ö
ø
÷ D.(7,9)
081
高考总复习 数学(BS)
[解析] 由点A(4,6),B -3,32
æ
è
ç
ö
ø
÷,
则AB
→
= -7,-92
æ
è
ç
ö
ø
÷,
选项A,-7×3- -92
æ
è
ç
ö
ø
÷×143=0
,所以 A选项正
确;选项B,-7×92- -
9
2
æ
è
ç
ö
ø
÷×7=0,所以B选项
正确;选项C,-7×(-3)- -92
æ
è
ç
ö
ø
÷× -143
æ
è
ç
ö
ø
÷=0,
所以C选项正确;选项D,-7×9- -92
æ
è
ç
ö
ø
÷×7≠0,
所以选项D不正确.
[答案] ABC
▶[命题点2] 利用向量共线求向量或点的坐标
[典例2] (1)O 为坐标原点,A(6,3),若点P 在直线
OA 上,且 OP→ =12 PA
→ ,P 是OB 的中点,则点
B 的坐标为 .
[解析] 由题可知,A(6,3),点P 在直线OA 上,
则OP→∥PA→,
又∵ OP→ =12 PA
→ ,∴OP→=±12PA
→,
设点P(m,n),B(a,b),
则OP→=(m,n),PA→=(6-m,3-n),
①当OP→=12PA
→
时,则(m,n)=12
(6-m,3-n),
∴
m=12
(6-m),
n=12
(3-n),
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
解得
m=2,
n=1,{ ∴P(2,1),
∵P 是OB 的中点,
∴
0+a
2 =2
,
0+b
2 =1
,
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
解得
a=4,
b=2,{ ∴B(4,2).
②当OP→=-12PA
→
时,则(m,n)=-12
(6-m,3-n),
∴
m=-12
(6-m),
n=-12
(3-n),
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
解得
m=-6,
n=-3,{ ∴P(-6,-3),
∵P 是OB 的中点,
∴
0+a
2 =-6
,
0+b
2 =-3
,
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
解得
a=-12,
b=-6,{ ∴B(-12,-6),
综上可得,点B 的坐标为(4,2)或(-12,-6).
[答案] (4,2)或(-12,-6)
(2)已知点A(-1,4),B(2,6),C(3,0),则满足
GA
→
+GB
→
+GC
→
=0的G 的坐标为 .
[解析] 设G 的坐标为(x,y),且A(-1,4),
B(2,6),C(3,0),
因为GA
→
+GB
→
+GC
→
=0,可得(-1-x,4-y)+
(2-x,6-y)+(3-x,-y)=(0,0),
可得x=-1+2+33 =
4
3
,y=4+6+03 =
10
3
,
所以G 的坐标为 43
,10
3
æ
è
ç
ö
ø
÷.
[答案] 43
,10
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
▶[命题点3] 利用向量共线求参数
[典例3] (2025广东东莞市东方明珠学校模拟)
已知a=(1,0),b=(2,1).
(1)当k为何值时,ka-b与a+2b共线;
(2)若AB
→
=2a+3b,BC
→
=a+mb,且A,B,C三点共
线,求m 的值.
[解] (1)由a=(1,0),b=(2,1),
可得ka-b=k(1,0)-(2,1)=(k-2,-1),
a+2b=(1,0)+2(2,1)=(5,2),
因为ka-b与a+2b共线,
所以2(k-2)-(-1)×5=0,
即2k-4+5=0,解得k=-12.
(2)因为A,B,C 三点共线,所以AB
→
=λBC
→,λ∈R,
即2a+3b=λ(a+mb),所以
2=λ,
3=mλ,{ 解得m=
3
2.
1.向量共线的两种表示形式
设a=(x1,y1),b=(x2,y2):①a∥b⇒a=λb(b
≠0);②a∥b⇔x1y2-x2y1=0.至于使用哪种形
式,应视题目的具体条件而定,一般情况涉及坐
标的应用②.
2.两向量共线的充要条件的作用
判断两向量是否共线(平行),可解决三点共线的
问题;另外,利用两向量共线的充要条件可以列
出方程(组),求出未知数的值.
1.(2025云南昆明模拟)已知点A(4,0),B(4,4),
C(2,6),O 为坐标原点,则AC 与OB 的交点P 的
坐标为 .
解析:法一:由O,P,B 三点共线,可设OP→=λOB→
=(4λ,4λ),则AP→=OP→-OA→=(4λ-4,4λ),
又因为AC→=OC→-OA→=(-2,6),
由AP→,AC→共线,得(4λ-4)×6-4λ×(-2)=0,
解得λ=34
,所以OP→=34OB
→
=(3,3),
所以点P 的坐标为(3,3).
181
主题三 第六章 平面向量、复数
法二:设点P(x,y),则OP
→
=(x,y),
因为OB→=(4,4),且OP→与OB→共线,
所以4x-4y=0,即x=y.
又因为AP→=(x-4,y),AC
→
=(-2,6),且AP→,AC→共
线,所以(x-4)×6-y×(-2)=0,解得x=y=3,所
以点P 的坐标为(3,3).
答案:(3,3)
2.(2025山东省潍坊市高三期中)平面内给定三个
向量a=(3,2),b=(-1,2),c=(4,1).
(1)若(a+kc)∥(2b-a),求实数k;
(2)若向量满足(d-c)∥(a+b),且|d-c|= 5,求
向量d的坐标.
解:(1)a+kc=(3+4k,2+k),2b-a=(-5,2),
由题意得2×(3+4k)-(-5)×(2+k)=0,
解得k=-1613.
(2)设d=(x,y),则d-c=(x-4,y-1),
又a+b=(2,4),|d-c|= 5,
∴
4(x-4)-2(y-1)=0,
(x-4)2+(y-1)2=5,{
解得
x=3,
y=-1{ 或
x=5,
y=3.{
∴d的坐标为(3,-1)或(5,3).
第3节 平面向量的数量积与平面向量应用举例
★[课程标准]
1.理解平面向量数量积的含义及其物理意义.
2.了解平面向量的数量积与向量投影的关系.
3.掌握数量积的坐标表达式,会进行平面向量数量积的运算.
4.能运用数量积表示两个向量的夹角,会用数量积判断两个平面向量的垂直关系.
5.会用向量方法解决某些简单的平面几何问题.
6.会用向量方法解决简单的力学问题与其他一些实际问题.
学生用书 P119
1.向量的夹角及范围
已知两个非零向量a和b,在平面内任选一点O,作
OA
→
=a,OB
→
=b,则θ=∠AOB(0°≤θ≤180°)称为向
量a与b 的夹角.当θ=0°时,a与b 同向;当θ=
180°时,a与b反向;当θ=90°时,a与b 垂直.规定
零向量可与任一向量垂直,即对任意向量a,都
有0⊥a.
2.平面向量的数量积及几何意义
(1)平面向量数量积的定义
定义
已知两个非零向量a与b,作OA
→
=a,OB
→
=b,
向量a 与b 的 夹 角∠AOB 记 为‹a,b›或
θ(0°≤θ≤180°).|a||b|cosθ称作a 与b的数
量积(或内积)
记法
记作ab,即ab=|a||b|cos‹a,b›
=|a||b|cosθ
规定 零向量与任一向量的数量积为0
(2)当0°≤‹a,b›<90°时,ab>0;当‹a,b›=90°时,
ab=0;当90°<‹a,b›≤180°时,ab<0;当‹a,
b›=0°时,ab=|a||b|;当‹a,b›=180°时,ab
=-|a||b|.
(3)投影向量
投影向量:已知两个非零向量a,b,作OA
→
=a,OB
→
=b,过点A 向直线OB 作垂线,垂足为A′,得到a
在b上的投影γ=OA′
→,γ称为投影向量.设向量a
与b的夹角为θ,则|a|cosθ称为投影向量γ 的数
量,也称为向量a在向量b 方向上的投影数量,可
以表示为a b|b|.
所以投影数量是数量积的特殊
情况.
(4)投影向量的表示
向量a在向量b上的投影向量为|a|cosθ b|b|
或ab
|b|
b
|b|.
3.平面向量数量积的性质及其坐标运算
已知非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),θ为向量
a、b的夹角.
向量表示 坐标表示
数量积 ab=|a||b|cosθ ab=x1x2+y1y2
模 |a|= aa |a|= x12+y12
夹角 cosθ= a
b
|a||b|
cosθ=
x1x2+y1y2
x21+y21 x22+y22
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高考总复习 数学(BS)