内容正文:
2.4 向量的坐标表示
2.4.1 向量的坐标表示
课程标准
素养解读
1.了解平面向量的正交分解.
2.掌握向量的坐标表示.
通过平面向量的坐标运算,主要提升数学运算核心素养.
我们知道,数轴上的点与实数是一一对应的,平面直角坐标系中的点P与有序实数对(x,y)是一一对应的,(x,y)是点P的坐标.那么平面直角坐标系中所有以原点(0,0)为起点、以点P(x,y)为终点的向量与有序实数对(x,y)是否也是一一对应的?如图所示.
[知识点一] 平面向量的坐标表示
在平面直角坐标系中分别取x轴、y轴正方向上的单位向量i、j,以原点O为起点作向量,点P的坐标为(x,y),
过点P分别作x轴、y轴的垂线,垂足分别为M、N.由于向量与i共线,并且的模等于|x|,故=xi;同理可得,=yj.根据向量加法的平行四边形法则,有
=+=xi+yj.
因此,对于平面直角坐标系中的任一向量a,都存在着一对有序实数(x,y)使得a=xi+yj.我们把有序实数对(x,y)称为向量a的坐标.方便起见,常把向量a用它的坐标 (x,y) 表示,即a= (x,y) .其中0=(0,0),i=(1,0),j=(0,1).
[知识点二] 已知起点和终点的向量的坐标表示
以点A为起点的向量,记点A与点B的坐标分别为(x1,y1)和(x2,y2),则有
=-=(x2i+y2j)-(x1i+y1j)
=(x2-x1)i+(y2-y1)j.
即= (x2-x1,y2-y1).
向量坐标与点的坐标相同吗?其区别是什么?
提示:不相同.区别为:
(1)表示形式不同.向量a=(x,y)中间用等号连接,而点的坐标A(x,y)中间没有等号.
(2)意义不同.
点A(x,y)的坐标(x,y)表示点A在平面直角坐标系中的位置,向量a=(x,y)的坐标(x,y)即表示向量的大小,也表示向量的方向.
1.若a=-2i-3j,则向量a的坐标是( )
A.(2,3) B.(-2,3)
C.(2,-3) D.(-2,-3)
解析:D [a=-2i-3j=(-2,-3).]
2.若点A的坐标为(3,-1),则的坐标为( )
A.(3,1) B.(3,-1)
C.(-3,1) D.(-1,3)
解析:B [∵A(3,-1)∴=(3,-1).]
3.若=(-3,4),则A的坐标为 ________ .
解析:因为=(-3,4),所以=(3,-4),从而点A的坐标为(3,-4).
答案:(3,-4)
平面向量的坐标表示
如图所示,在平面直角坐标系中,用x轴与y轴上的单位向量i,j表示向量a,b,c,并求它们的坐标.
[思路点拨] i,j是与x轴,y轴正方向相同的两个单位向量,原点O是图中所有向量的起点,利用向量坐标的定义将问题解决.
[解] a=-2i+3j=(-2,3);b=3i+j=(3,1);c=2i-j=(2,-1).
求点、向量坐标的常用方法
(1)求一个点的坐标:可利用已知条件,先求出该点相对应坐标原点的位置向量的坐标,该坐标就等于相应点的坐标.
(2)求一个向量的坐标:首先求出这个向量的始点、终点坐标,再运用终点坐标减去始点坐标即得该向量的坐标.
[变式训练]
1.(如图)写出向量,,,,对应的坐标.
解析:=(3,0)
=(3,1),=(-2,2),=(-1,-2)
=(2,-2).
平面向量坐标运算的应用
已知平行四边形ABCD的三个顶点A(-1,-2),B(3,-1),C(4,2),而且A,B,C,D四点按逆时针方向排列.
(1)求向量,的坐标;
(2)求点D的坐标.
[思路点拨] 向量的坐标公式:起点为A(x1,y1),终点为B(x2,y2)的向量的坐标为=(x2-x1,y2-y1).
[解] (1)因为A(-1,-2),B(3,-1),C(4,2),所以=(3,-1)-(-1,-2)=(4,1),
==(4,2)-(3,-1)=(1,3).
(2)法一:由(1)知,=(1,3),又因为=(-1,-2),所以=+
=(-1,-2)+(1,3)=(0,1),所以点D的坐标为(0,1).
法二:设点D坐标为(x,y),由(1)知,=(1,3),又A(-1,-2),所以(x+1,y+2)=(1,3),
所以所以所以点D坐标为(0,1).
在平面几何问题中,可以借助平行四边形对边平行且相等,也可利用平行四边形法则求解.
[变式训练]
2.已知点P(3,5),Q(-2,7),求向量和的坐标.
解:=(-2,7)-(3,5)=(-5,2);=(3,5)-(-2,7)=(5,-2).
1.若a=-4i+5j,则向量a的坐标是( )
A.(4,5) B.(-4,5)
C.(4,-5) D.(-4,-5)
解析:B [a=-4i+5j=(-4,5).]
2.若点A的坐标为(5,-2),则的坐标为( )
A.(5,2) B.(5,-2)
C.(-5,2) D.(-2,5)
解析:B [∵O(0,0),A(5,-2),∴=(5,-2)-(0,0)=(5,-2).]
3.若A(2,3),B(3,1),则的坐标为( )
A.(-1,2) B.(3,3)
C.(1,2) D.(1,-2)
解析:D [=B(3,1)-A(2,3)=(3-2,1-3)=(1,-2).]
4.若A(-1,4),则的坐标为 ________ .
解析:=(0,0)-(-1,4)=(1,-4).
答案:(1,-4)
[基础过关]
1.已知向量a=3i-2j,则向量a的坐标为( )
A.(-3,2) B.(3,-2)
C.(-3,-2) D.(3,2)
解析:B [a=3i-2j=3(1,0)-2(0,1)=(3,-2).]
2.已知A(-1,5),点B(-3,1),则向量的坐标是( )
A.(2,4) B.(-2,4)
C.(2,-4) D.(-2,-4)
解析:D [=(-3,1)-(-1,5)=(-3+1,1-5)=(-2,-4).]
3.若=(1,11),点B的坐标为(3,5),则点A的坐标为( )
A.(2,6) B.(2,-6)
C.(-2,6) D.(-2,-6)
解析:B [设A(x,y),则=(3,5)-(x,y)=(3-x,5-y)=(1,11),所以解得即点A的坐标为(2,-6).]
4.若=(3,5),点A的坐标为(1,2),则点B的坐标为( )
A.(4,3) B.(-2,-3)
C.(2,3) D.(4,7)
解析:D [设B点坐标为(x,y),则=(x,y)-(1,2)=(x-1,y-2)=(3,5),所以解得]
5.已知=(-9,2),点A(x,3),点B(4,y),则x+y=( )
A.14 B.13 C.18 D.15
解析:C [=(4-x,y-3)=(-9,2),则∴
即x+y=13+5=18.]
6.已知点A(1,-2),点B(4,0),则向量= ________ .
解析:=(4,0)-(1,-2)=(3,2).
答案:(3,2)
7.若A(-1,4),B(3,2),则的坐标为 ________ .
解析:=(-1,4)-(3,2)=(-1-3,4-2)=(-4,2).
答案:(-4,2)
8.若A(-3,2),=(2,-4),则B的坐标为 ________ .
解析:设点B(x,y),则=(x+3,y-2)=(2,-4),所以解得
答案:(-1,-2)
9.已知两点A(-2,3)、B(3,1),求向量和的坐标.
解:=(3,1)-(-2,3)=(5,-2);
=(-2-3,3-1)=(-5,2).
[能力提升]
10.已知向量a=5i+7j,则向量a的坐标为( )
A.(5,7) B.(-5,7)
C.(5,-7) D.(-5,-7)
解析:A [a=5i+7j=(5,7).]
11.已知点A(x,2),B(3,y),=(3,5),则x-y=( )
A.7 B.-7 C.6 D.-6
解析:B [=(3,y)-(x,2)=(3-x,y-2)=(3,5),所以解得
故x-y=0-7=-7.]
12.已知平行四边形ABCD满足A(1,-2),B(3,0),C(4,3),则D点坐标为( )
A.(2,1) B.(1,4)
C.(3,2) D.(5,1)
解析:A [设D点坐标为(x,y),在平行四边形中有=,即(3,0)-(1,-2)=(4,3)-(x,y),所以(2,2)=(4-x,3-y),所以x=2,y=1,所以D点坐标为(2,1).]
13.若a=(x-2,5),b=(-1,y+2),且a=b,则x= ________ ,y= ________ .
解析:∵a=b,∴,即
答案:1 3
14.已知向量=(4,5),点B的坐标为(-2,1),则A点的坐标为 ________ .
解析:设A点坐标为(x,y),所以=(-2-x,1-y)=(4,5),故-2-x=4,1-y=5,解得x=-6,y=-4,于是A点坐标为(-6,-4).
答案:(-6,-4)
15.已知A(5,-6),B(3,-2),C(1,3),D(3,-1)是四边形的四个顶点.求证:四边形ABCD是平行四边形.
解:由已知,=(3-5,-2+6)=(-2,4),=(1-3,3+1)=(-2,4),
即得=(-2,4)=.
故四边形ABCD是平行四边形.
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