内容正文:
第9章
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第2课时
向量的减法运算
1.借助实例和平面向量的几何表示,理解向量减法的意义.
2.掌握向量减法的几何意义.
3.能熟练地进行向量的加、减综合运算.
学习目标
导 语
上节课我们学习了向量的加法运算,掌握了向量加法的三角形法则和平行四边形法则,这节课我们研究如何进行向量的减法运算.
一、向量的减法及其几何意义
二、向量的加、减法运算
课时对点练
三、向量加、减法的综合应用
随堂演练
内容索引
向量的减法及其几何意义
一
提示 能.由向量加法的三角形法则可知连接BD.
+=,故x=.
如图,向量是向量与向量x的和,你能作出向量x吗?
问题1
提示 类似得到,在向量的运算中,向量减法与向量加法是互逆运算,其运算法则为“减去一个向量等于加上这个向量的相反向量”.
在数的运算中,减法与加法是互逆运算,其运算法则为“减去一个数等于加上这个数的相反数”,那么如何进行向量的减法运算呢?
问题2
提示 如图所示,设=a,=b.根据向量加法的平行四边形法则和向量减法的几何意义,有=a+b,=a-b.因为四边形OACB是平行四边形,所以|a+b|=||,|a-b|=||,即分别是以OA,OB为邻边的平行四边形的两条对角线的长.
若a,b是不共线向量,则|a+b|与|a-b|的几何意义分别是什么?
问题3
1.向量的减法
定义:若b+x=a,则向量x叫作a与b的差,记为a-b=a+(-b),因此减去一个向量等于加上这个向量的 向量,求两个向量 的运算,叫作向量的减法.
2. 减法的作图方法:在平面内任取一点O,作=a,=b,因为+=,即b+=a,所以=a-b,如图所示.
相反
差
知识梳理
3.几何意义:如果把两个向量的起点放在一起,那么这两个向量的差是以减向量的终点为起点,被减向量的终点为终点的向量.
知识梳理
(1)向量减法是向量加法的逆运算,利用相反向量的定义,
-=,就可以把减法转化为加法,即a-b=a+(-b).
(2)两个向量作差的前提是将两个向量移到共同的起点.
(3)在用三角形法则作向量减法时,要注意“共起点,连终点,指向被减”.
注 意 点
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11
如图,已知向量a,b,c不共线,求作向量a+b-c.
例 1
12
方法一 如图①,在平面内任取一点O,作=a,=b,
则=a+b,再作=c,
则=a+b-c.
方法二 如图②,在平面内任取一点O,作=a,=b,则=a+b,再作=c,连接OC,则=a+b-c.
13
反
思
感
悟
(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几何意义,即把两向量的起点重合,则差向量为由减向量终点指向被减向量终点的向量.
求作两个向量的差向量的两种思路
14
如图,已知向量a,b,c,求作向量a-b-c.
跟踪训练 1
15
如图,在平面内任取一点O,
作向量=a,=b,
则向量=a-b,
再作向量=c,
则向量=a-b-c.
16
二
向量的加、减法运算
(1)如图,P,Q是△ABC的边BC上的两点,且=,则化简+--的结果为
A.0 B.
C. D.
例 2
√
18
因为=,
所以+=0,
所以+--
=(-)+(-)
=+=0.
19
(2)化简:①+--;
+--
=(-)+(-)
=+=.
20
②(++)-(--).
(++)-(--)
=+-+
=+++=0.
21
反
思
感
悟
(1)向量减法运算的常用方法
反
思
感
悟
(2)向量加减法化简的两种形式
①首尾相连且为和.
②起点相同且为差.
解题时要注意观察是否有这两种形式,同时注意逆向应用.
(1)(多选)下列各向量运算的结果与相等的有
A.+ B.-
C.- D.-
跟踪训练 2
√
√
24
(2)化简下列各式:
①-+-;
-+-
=+-
=-=.
25
②(-)+(-).
(-)+(-)
=+++
=+(++)
=+0=.
26
向量加、减法的综合应用
三
例 3
(1)如图所示,四边形ACDE是平行四边形,B是该平行四边形内一点,且=a,=b,=c,试用向量a,b,c表示向量,,.
28
因为四边形ACDE是平行四边形,
所以==c,
=-=b-a,
=+=b-a+c.
29
如图所示,四边形ACDE是平行四边形,B是该平行四边形外一点,且=a,=b,=c,试用向量a,b,c表示向量,,.
延伸探究
30
因为四边形ACDE是平行四边形,
所以==c,
=-=b-a,
故=+=b-a+c.
31
(2)在四边形ABCD中,=,若|-|=|-|,则四边形ABCD是
A.菱形 B.矩形
C.正方形 D.不确定
√
∵=,
∴四边形ABCD为平行四边形.
又∵|-|=|-|,
∴||=||,
∴四边形ABCD为矩形.
32
反
思
感
悟
(1)解决用给定向量表示要求向量的问题要搞清楚图形中的相等向量、相反向量、共线向量以及构成三角形的三个向量之间的关系,确定已知向量与被表示向量的转化渠道.
(2)主要应用向量加法、减法的几何意义以及向量加法的结合律、交换律来分析解决问题,在封闭图形中可利用向量加法的多边形法则,提升逻辑推理素养.
(1)在四边形ABCD中,设=a,=b,=c,则等于
A.a-b+c B.b-(a+c)
C.a+b+c D.b-a+c
跟踪训练 3
√
=++=a-b+c.
34
(2)若菱形ABCD的边长为2,则|-+|的长度为 .
|-+|=|++|
=||=2.
2
35
1.知识清单:
(1)向量的减法运算.
(2)向量减法的几何意义.
(3)向量加、减法的综合运用.
2.方法归纳:数形结合法.
3.常见误区:忽视向量共起点时才可用向量的减法.
课堂小结
随堂演练
四
1
2
3
4
1.在△ABC中,若=a,=b,则等于
A.a B.a+b
C.b-a D.a-b
√
=-=a-b.
2.化简-++等于
A. B.
C. D.
√
1
2
3
4
原式=(+)+(+)=+0
=.
3.已知在四边形ABCD中,-=-,则四边形ABCD一定是
A.平行四边形 B.菱形
C.矩形 D.正方形
√
1
2
3
4
由-=-=,
所以四边形ABCD一定是平行四边形.
1
2
3
4
4.向量可以写成:①+;②-;③-;④-.其中正确的是 .(填序号)
①+=;②-=--=-(+)≠;
③-=;④-=,故①④正确.
①④
课时对点练
五
42
答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B A D B D BCD b-a 13
题号 11 12 13 14 15
答案 C B BC 2
对一对
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9.
方法一 先作a-b,
再作a-b-c即可.
如图①所示,以A为起点分别作向量=a,=b.则向量=a-b,再以C为起点作向量=c,则向量即为所求作的向量a-b-c.
答案
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9.
方法二 先作-b,-c,
再作a+(-b)+(-c),如图②.
作=-b和=-c;
(2)作=a,则=a-b-c.
答案
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10.
由向量的平行四边形法则,得=a+b,=a-b.
当a,b满足|a+b|=|a-b|时,平行四边形的两条对角线的长度相等,四边形ABCD为矩形;当a,b满足|a|=|b|时,平行四边形的两条邻边的长度相等,四边形ABCD为菱形;
当a,b满足|a+b|=|a-b|且|a|=|b|时,四边形ABCD为正方形.
答案
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16.
(1)由已知得a+b=,
∵=c,
∴延长AC到点E,使||,如图所示,
则a+b+c=,
且|.
∴|a+b+c|=2.
答案
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16.
(2)作=c,连接CF,如图所示,
则,
∵=a-b,
∴|a-b+c|=||=2.
∴|a-b+c|=2.
答案
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1.如图所示,在▱ABCD中,=a,=b,则用a,b表示向量和分别是
A.a+b和a-b B.a+b和b-a
C.a-b和b-a D.b-a和b+a
√
基础巩固
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答案
由向量的加法、减法,得
=+=a+b,=-=b-a.
2.化简:--等于
A. B.
C. D.
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√
--=++=.
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答案
3.下列各式中,恒成立的是
A.= B.a-a=0
C.-= D.-+=0
√
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答案
选项D中,-+=++=+=0.
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4. 如图所示,在矩形ABCD中,O是两条对角线AC,BD的交点,则+-等于
A. B.
C. D.
√
+-=-=.
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答案
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5.在边长为1的正△ABC中,|-|的值为
A.1 B.2
C. D.
√
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答案
如图,作菱形ABCD,
则|-|=|-|
=||=2||=2×=.
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6.(多选)下列结果恒为零向量的是
A.+++
B.-+-
C.-+
D.++-
√
√
√
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答案
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A项,+++=++=;
B项,-+-=+-=-=0;
C项,-+=+=0;
D项,++-=+=0.
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答案
7.如图,在正六边形ABCDEF中,记向量=a,=b,则向量= .(用a,b表示)
由正六边形的性质知,-=,
∴=b-a.
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答案
b-a
8.已知=a,=b,||=5,||=12,∠AOB=90°,则|a-b|= .
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由∠AOB=90°,知△AOB为直角三角形,
故|a-b|=||==13.
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答案
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9.如图,已知向量a,b,c,求作向量a-b-c.
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答案
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方法一 先作a-b,再作a-b-c即可.
如图①所示,以A为起点分别作向量=a,=b.则向量=a-b,再以C为起点作向量=c,则向量即为所求作的向量a-b-c.
方法二 先作-b,-c,再作a+(-b)+(-c),
如图②.
(1)作=-b和=-c;
(2)作=a,则=a-b-c.
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答案
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10.如图所示,在平行四边形ABCD中,=a,=b,求用a,b表示向量和,并回答:当a,b分别满足什么条件时,四边形ABCD为矩形、菱形、正方形?
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答案
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由向量的平行四边形法则,得=a+b,=-=a-b.
当a,b满足|a+b|=|a-b|时,平行四边形的两条对角
线的长度相等,四边形ABCD为矩形;
当a,b满足|a|=|b|时,平行四边形的两条邻边的长
度相等,四边形ABCD为菱形;
当a,b满足|a+b|=|a-b|且|a|=|b|时,四边形ABCD为正方形.
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答案
11.若||=5,||=8,则||的取值范围是
A.[3,8] B.(3,8)
C.[3,13] D.(3,13)
√
综合运用
∵||=|-|且|||-|||≤|-|≤||+||,
∴3≤|-|≤13,∴3≤||≤13.
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答案
12.已知O是平面上一点,=a,=b,=c,=d,且四边形ABCD为平行四边形,则
A.a+b+c+d=0 B.a-b+c-d=0
C.a+b-c-d=0 D.a-b-c+d=0
√
易知-=-=,而在平行四边形ABCD中有=-=-,即b-a=c-d,故a-b+c-d=0.
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答案
13.(多选)八卦是中国文化中的哲学概念,如图1是八卦模型图,其平面图形记为图2中的正八边形ABCDEFGH,其中OA=1,则给出下列结论中正确的为
A.-+=0
B.与的夹角为90°
C.+-=
D.=
√
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答案
√
对于A,因为-+=++=+=,故A错误;
对于B,因为∠AOC=×2=90°,
且=,
所以
的夹角∠AOC=90°,故B正确;
对于C,因为+-=++=+=+-=+=,故C正确;
对于D,因为≠,所以D错误.
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答案
14.已知非零向量a,b满足|a|=|b|=|a-b|,则= .
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答案
如图,设=a,=b,
则=+=a+b,=-=a-b,
∵|a|=|b|=|a-b|,∴BA=OA=OB,
∴△OAB为等边三角形,设其边长为1,
则|a-b|=||=1,|a+b|=2×=,
∴==.
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答案
15.设点M是线段BC的中点,点A在直线BC外,且||=4,|+|=|-|,则||= .
拓广探究
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答案
2
以AB,AC为邻边作平行四边形ACDB(图略),由向量加、减法的几何意义可知,
=+=-,
∵|+|=|-|,
∴||=||,
又||=4,M是线段BC的中点,
∴||=||=||=2.
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答案
16.如图所示,已知正方形ABCD的边长为1,=a,=b,=c,求:
(1)|a+b+c|;
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答案
由已知得a+b=+=,
∵=c,
∴延长AC到点E,使||=||,如图所示,
则a+b+c=,
且||=2.
∴|a+b+c|=2.
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答案
(2)|a-b+c|.
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答案
作==c,连接CF,如图所示,
则+=,
∵=-=-=a-b,
∴|a-b+c|=|+|=||,又||=2.
∴|a-b+c|=2.
第一章
<<<
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第2课时 向量的减法运算
[学习目标] 1.借助实例和平面向量的几何表示,理解向量减法的意义.2.掌握向量减法的几何意义.3.能熟练地进行向量的加、减综合运算.
导语
上节课我们学习了向量的加法运算,掌握了向量加法的三角形法则和平行四边形法则,这节课我们研究如何进行向量的减法运算.
一、向量的减法及其几何意义
问题1 如图,向量是向量与向量x的和,你能作出向量x吗?
提示 能.由向量加法的三角形法则可知连接BD.
+=,故x=.
问题2 在数的运算中,减法与加法是互逆运算,其运算法则为“减去一个数等于加上这个数的相反数”,那么如何进行向量的减法运算呢?
提示 类似得到,在向量的运算中,向量减法与向量加法是互逆运算,其运算法则为“减去一个向量等于加上这个向量的相反向量”.
问题3 若a,b是不共线向量,则|a+b|与|a-b|的几何意义分别是什么?
提示 如图所示,设=a,=b.根据向量加法的平行四边形法则和向量减法的几何意义,有=a+b,=a-b.因为四边形OACB是平行四边形,所以|a+b|=||,|a-b|=||,即分别是以OA,OB为邻边的平行四边形的两条对角线的长.
知识梳理
1.向量的减法
定义:若b+x=a,则向量x叫作a与b的差,记为a-b=a+(-b),因此减去一个向量等于加上这个向量的相反向量,求两个向量差的运算,叫作向量的减法.
2. 减法的作图方法:在平面内任取一点O,作=a,=b,因为+=,即b+=a,所以=a-b,如图所示.
3.几何意义:如果把两个向量的起点放在一起,那么这两个向量的差是以减向量的终点为起点,被减向量的终点为终点的向量.
注意点:
(1)向量减法是向量加法的逆运算,利用相反向量的定义,-=,就可以把减法转化为加法,即a-b=a+(-b).
(2)两个向量作差的前提是将两个向量移到共同的起点.
(3)在用三角形法则作向量减法时,要注意“共起点,连终点,指向被减”.
例1 如图,已知向量a,b,c不共线,求作向量a+b-c.
解 方法一 如图①,在平面内任取一点O,作=a,=b,
则=a+b,再作=c,
则=a+b-c.
方法二 如图②,在平面内任取一点O,作=a,=b,则=a+b,再作=c,连接OC,则=a+b-c.
反思感悟 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几何意义,即把两向量的起点重合,则差向量为由减向量终点指向被减向量终点的向量.
跟踪训练1 如图,已知向量a,b,c,求作向量a-b-c.
解 如图,在平面内任取一点O,
作向量=a,=b,
则向量=a-b,
再作向量=c,
则向量=a-b-c.
二、向量的加、减法运算
例2 (1)如图,P,Q是△ABC的边BC上的两点,且=,则化简+--的结果为( )
A.0 B.
C. D.
答案 A
解析 因为=,
所以+=0,
所以+--
=(-)+(-)
=+=0.
(2)化简:①+--;
②(++)-(--).
解 ①+--
=(-)+(-)
=+=.
②(++)-(--)
=+-+
=+++=0.
反思感悟 (1)向量减法运算的常用方法
(2)向量加减法化简的两种形式
①首尾相连且为和.
②起点相同且为差.
解题时要注意观察是否有这两种形式,同时注意逆向应用.
跟踪训练2 (1)(多选)下列各向量运算的结果与相等的有( )
A.+ B.-
C.- D.-
答案 AD
(2)化简下列各式:
①-+-;
②(-)+(-).
解 ①-+-
=+-
=-=.
②(-)+(-)
=+++
=+(++)
=+0=.
三、向量加、减法的综合应用
例3 (1)如图所示,四边形ACDE是平行四边形,B是该平行四边形内一点,且=a,=b,=c,试用向量a,b,c表示向量,,.
解 因为四边形ACDE是平行四边形,
所以==c,
=-=b-a,
=+=b-a+c.
延伸探究 如图所示,四边形ACDE是平行四边形,B是该平行四边形外一点,且=a,=b,=c,试用向量a,b,c表示向量,,.
解 因为四边形ACDE是平行四边形,
所以==c,
=-=b-a,
故=+=b-a+c.
(2)在四边形ABCD中,=,若|-|=|-|,则四边形ABCD是( )
A.菱形 B.矩形
C.正方形 D.不确定
答案 B
解析 ∵=,
∴四边形ABCD为平行四边形.
又∵|-|=|-|,
∴||=||,
∴四边形ABCD为矩形.
反思感悟 (1)解决用给定向量表示要求向量的问题要搞清楚图形中的相等向量、相反向量、共线向量以及构成三角形的三个向量之间的关系,确定已知向量与被表示向量的转化渠道.
(2)主要应用向量加法、减法的几何意义以及向量加法的结合律、交换律来分析解决问题,在封闭图形中可利用向量加法的多边形法则,提升逻辑推理素养.
跟踪训练3 (1)在四边形ABCD中,设=a,=b,=c,则等于( )
A.a-b+c
B.b-(a+c)
C.a+b+c
D.b-a+c
答案 A
解析 =++=a-b+c.
(2)若菱形ABCD的边长为2,则|-+|的长度为 .
答案 2
解析 |-+|=|++|
=||=2.
1.知识清单:
(1)向量的减法运算.
(2)向量减法的几何意义.
(3)向量加、减法的综合运用.
2.方法归纳:数形结合法.
3.常见误区:忽视向量共起点时才可用向量的减法.
1.在△ABC中,若=a,=b,则等于( )
A.a B.a+b
C.b-a D.a-b
答案 D
解析 =-=a-b.
2.化简-++等于( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 原式=(+)+(+)=+0
=.
3.已知在四边形ABCD中,-=-,则四边形ABCD一定是( )
A.平行四边形 B.菱形
C.矩形 D.正方形
答案 A
解析 由-=-,可得=,
所以四边形ABCD一定是平行四边形.
4.向量可以写成:①+;②-;③-;④-.其中正确的是 .(填序号)
答案 ①④
解析 ①+=;②-=--=-(+)≠;③-=;④-=,故①④正确.
课时对点练 [分值:100分]
单选题每小题5分,共35分;多选题每小题6分,共12分
1. 如图所示,在▱ABCD中,=a,=b,则用a,b表示向量和分别是( )
A.a+b和a-b B.a+b和b-a
C.a-b和b-a D.b-a和b+a
答案 B
解析 由向量的加法、减法,得
=+=a+b,=-=b-a.
2.化简:--等于( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 --=++=.
3.下列各式中,恒成立的是( )
A.= B.a-a=0
C.-= D.-+=0
答案 D
解析 选项D中,-+=++=+=0.
4. 如图所示,在矩形ABCD中,O是两条对角线AC,BD的交点,则+-等于( )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 +-=-=.
5.在边长为1的正△ABC中,|-|的值为( )
A.1 B.2
C. D.
答案 D
解析 如图,作菱形ABCD,
则|-|=|-|
=||=2||=2×=.
6.(多选)下列结果恒为零向量的是( )
A.+++
B.-+-
C.-+
D.++-
答案 BCD
解析 A项,+++=++=;
B项,-+-=+-=-=0;
C项,-+=+=0;
D项,++-=+=0.
7.(5分)如图,在正六边形ABCDEF中,记向量=a,=b,则向量= .(用a,b表示)
答案 b-a
解析 由正六边形的性质知,-=,
∴=b-a.
8.(5分)已知=a,=b,||=5,||=12,∠AOB=90°,则|a-b|= .
答案 13
解析 由∠AOB=90°,知△AOB为直角三角形,
故|a-b|=||==13.
9.(10分)如图,已知向量a,b,c,求作向量a-b-c.
解 方法一 先作a-b,再作a-b-c即可.
如图①所示,以A为起点分别作向量和,使=a,=b.则向量=a-b,再以C为起点作向量,使=c,则向量即为所求作的向量a-b-c.
方法二 先作-b,-c,再作a+(-b)+(-c),如图②.
(1)作=-b和=-c;
(2)作=a,则=a-b-c.
10.(11分)如图所示,在平行四边形ABCD中,=a,=b,求用a,b表示向量和,并回答:当a,b分别满足什么条件时,四边形ABCD为矩形、菱形、正方形?
解 由向量的平行四边形法则,得=a+b,=-=a-b.
当a,b满足|a+b|=|a-b|时,平行四边形的两条对角线的长度相等,四边形ABCD为矩形;
当a,b满足|a|=|b|时,平行四边形的两条邻边的长度相等,四边形ABCD为菱形;
当a,b满足|a+b|=|a-b|且|a|=|b|时,四边形ABCD为正方形.
11.若||=5,||=8,则||的取值范围是( )
A.[3,8] B.(3,8)
C.[3,13] D.(3,13)
答案 C
解析 ∵||=|-|且|||-|||≤|-|≤||+||,
∴3≤|-|≤13,∴3≤||≤13.
12.已知O是平面上一点,=a,=b,=c,=d,且四边形ABCD为平行四边形,则( )
A.a+b+c+d=0 B.a-b+c-d=0
C.a+b-c-d=0 D.a-b-c+d=0
答案 B
解析 易知-=,-=,而在平行四边形ABCD中有=,所以-=-,即b-a=c-d,故a-b+c-d=0.
13.(多选)八卦是中国文化中的哲学概念,如图1是八卦模型图,其平面图形记为图2中的正八边形ABCDEFGH,其中OA=1,则给出下列结论中正确的为( )
A.-+=0
B.与的夹角为90°
C.+-=
D.=
答案 BC
解析 对于A,因为-+=++=+=,故A错误;
对于B,因为∠AOC=×2=90°,且=,
所以与的夹角等于与的夹角∠AOC=90°,故B正确;
对于C,因为+-=++=+,且=,所以+-=+=,故C正确;
对于D,因为与方向不同,所以≠,所以D错误.
14.(5分)已知非零向量a,b满足|a|=|b|=|a-b|,则= .
答案
解析 如图,设=a,=b,
则=+=a+b,=-=a-b,
∵|a|=|b|=|a-b|,∴BA=OA=OB,
∴△OAB为等边三角形,设其边长为1,
则|a-b|=||=1,|a+b|=2×=,
∴==.
15.(5分)设点M是线段BC的中点,点A在直线BC外,且||=4,|+|=|-|,则||= .
答案 2
解析 以AB,AC为邻边作平行四边形ACDB(图略),由向量加、减法的几何意义可知,
=+,=-,
∵|+|=|-|,
∴||=||,
又||=4,M是线段BC的中点,
∴||=||=||=2.
16.(12分)如图所示,已知正方形ABCD的边长为1,=a,=b,=c,求:
(1)|a+b+c|;(6分)
(2)|a-b+c|.(6分)
解 (1)由已知得a+b=+=,
∵=c,
∴延长AC到点E,使||=||,如图所示,
则a+b+c=,
且||=2.
∴|a+b+c|=2.
(2)作==c,连接CF,如图所示,
则+=,
∵=-=-=a-b,
∴|a-b+c|=|+|=||,又||=2.
∴|a-b+c|=2.
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