内容正文:
1.1.1 课时1
空间向量及线性运算
第一章
作者编号:32200
1.经历向量及其运算由平面向空间推广的过程,了解空间向量的概念.
2.掌握空间向量的加法、减法运算,理解其几何意义.
3.掌握空间向量的数乘及线性运算.
学习目标
国庆节期间,某游客从上海世博园(O)游览结束后乘车到外滩(A)观赏黄浦江,然后抵达东方明珠(B)游玩,如图1,游客的实际位移是什么?可以用什么数学概念来表示这个过程?如果游客还要登上东方明珠顶端(D)俯瞰上海美丽的夜景,如图2,那实际发生的位移是什么?又如何表示呢?
新课导入
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问题:你还记得平面向量中有哪些与向量相关的概念?
向量的定义
零向量
单位向量
相等向量
向量平行
(向量共线)
始点和终点相同的向量,记为 ,模为0,即| |=0.
模等于1的向量, 是单位向量的充要条件是||=1.
大小相等,方向相同的向量.
如果两个非零向量的方向相同或相反.
规定: 与任意向量共线.
在平面内,既有大小又有方向的量称为向量
(也称矢量),向量的大小也称为向量的模(或长度).
A
B
新知探究
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思考1:观察平面向量的有关概念与约定,能否将它们从平面推广到空间中,如果能,尝试说出推广后的不同之处;如果不能,说明理由.
只要去掉“在平面内”的限定,平面向量的概念与约定都可以原封不动地推广到空间中.
新知探究
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1.空间中既有 又有 的量称为空间向量,向量的大小也称为向量的 ( 或 ).空间向量可用有向线段表示,有向线段的 表示向量的大小,向量a的始点是A,终点是B,则向量a也可记作,其模记为 .
大小
方向
模
长度
长度
|a|或||
知识梳理
2.几类特殊的空间向量
名称 定义及表示
相等向量 方向 且模 的向量称为相等向量
相反向量 的向量互为相反向量,向量a的相反向量用___表示
零向量 规定模为0的向量叫作 ,记为0
共线向量 表示向量的两条有向线段所在的直线 时,称这两个向量互为共线向量或平行向量.规定:零向量与任意向量____
共面向量 平行于 的向量,叫作共面向量
单位向量 模等于1的向量称为单位向量
相同
相等
-a
零向量
平行或重合
平行
同一平面
方向相反且模相等
提醒
(1)向量的模可以比较大小,两个向量可以相等,但不能比较大小.
(2)共线向量不一定具有传递性,若其中一个向量为0,则不具有传递性.
(3)空间向量书写时必须加“→”.
(4)单位向量方向不确定.
思考辨析:下列命题,正确的是( )
A.若≠,则||≠||
B.若||>||,则>
C.若=,则||=||
D.若||=||,则=
×,不相等的向量,它们的模可以相等,如单位向量
×,向量不能比较大小
√,相等的向量,它们的模一定相等
×,|a|=|b|说明a与b长度相等,但方向不确定
C
新知探究
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思考2:回忆平面向量的加法运算中,该如何定义空间向量的加法?
空间向量加法运算与平面向量加法运算有何不同?
三角形法则
平行四边形法则
空间向量的加法运算
A
B
C
D
空间任意两个向量共面,故空间中两个向量的和与平面内的情形完全一样.
新知探究
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运算 法则(或几何意义) 运算律
加法
a+b (1)交换律:
a+b=__________;
(2)结合律:
(a+b)+c=________
减法
a-b a-b=a+(-b)
b+a
a+(b+c)
归纳总结
新知探究
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例1 (多选)如图,在正方体ABCD -A1B1C1D1中,下列各式运算结果为的是( )
AB
新知探究
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动手试试:平面中是如何表示a+a+a的?
在平面中a+a+a=3a,我们称为向量的数乘运算,其结果仍是一个向量.
新知探究
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定义 实数λ与空间向量a相乘的运算简称为数乘向量
几何
意义 λ>0且a≠0 λa与向量a的方向_____ |λa|=|λ|·|a|
λ<0且a≠0 λa与向量a的方向_____
λ=0或a=0 λa=0,其方向是任意的
运算律 结合律 λ(μa)=______
分配律 (λ+μ)a=________,λ(a+b)=_______
相同
相反
(λμ)a
λa+μa
λa+λb
空间向量的数乘运算
例2 如图,在三棱锥O-ABC中,点D是棱AC的靠近点C的三等分点,若=a,=b,=c,则= .(用a,b,c表示)
解析:
新知探究
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用已知向量表示目标向量的步骤
(1)寻找以表示目标向量的有向线段为一边的一个封闭图形.
(2)在这一图形中,利用目标向量与已知向量的联系进行相应的向量运算.
归纳总结
新知探究
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空间向量及其运算
加法
相等向量
向量的模
线性运算
概念
向量及其表示向量
共线向量
共面向量
减法
数乘
课堂总结
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1.下列说法不正确的是( )
A.同平面向量一样,任意两个空间向量都不能比较大小
B.两个相等的向量,若始点相同,则终点也相同
C.只有零向量的模等于0
D.空间中任意两个向量a与b,一定有|a+b|<|a|+|b|
2.在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,与向量相等的向量共有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
D
C
当堂检测
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ABC
当堂检测
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…
…
A.--
B.+-
C.--
D.-+
3.(多选)已知平行六面体ABCD-A′B′C′D′,则下列四式中正确的有( )
A.eq \o(AB,\s\up14(→))-eq \o(CB,\s\up14(→))=eq \o(AC,\s\up14(→))
B.eq \o(AC′,\s\up14(→))=eq \o(AB,\s\up14(→))+eq \o(B′C′,\s\up14(→))+eq \o(CC′,\s\up14(→))
C.eq \o(AA′,\s\up14(→))=eq \o(CC′,\s\up14(→))
D.eq \o(AB,\s\up14(→))+eq \o(BB′,\s\up14(→))+eq \o(BC,\s\up14(→))+eq \o(C′C,\s\up14(→))=eq \o(AC′,\s\up14(→))
$$