内容正文:
数学 必修 第二册 RJB
堵点自记:
1.向量的线性运算方法
(1)向量的加法
①三角形法则:首尾相连;
②平行四边形法则:共始点;
③坐标运算:对应坐标相加,满足交换律、结合律.
(2)向量的减法
①三角形法则:共始点,指向被减向量;
②相反向量:可以通过相反向量,把向量的减法化为加法;
③引入点O,逆用向量减法的三角形法则,将各向量始点统一;
④坐标运算:对应坐标相减.
(3)数乘向量
①几何运算;
②代数运算;
③运算律满足分配律;
④坐标运算:结果依然是向量.
(4)平面向量基本定理
①基底化:找出平面内两个不共线的向量组成基底,从而表示该平面内任一向量;
②坐标化:选取合适的原点建立平面直角坐标系表示平面内各点的坐标,进而表示向量的坐标.
2.向量的应用
(1)在平面几何中的应用.
(2)在物理中的应用.
一、平面向量及其线性运算
向量的加法、减法和数乘运算统称为向量的线性运算.向量线性运算的基本原则和求解策略如下:
(1)基本原则:向量线性运算的结果仍为向量,因此对它们的运算法则、运算律的理解和运用要注意向量的大小和方向两个方面.
(2)求解策略:①向量的线性运算类似于多项式的运算,多项式运算中的一些常用的变形手段,如去括号、移项、合并同类项、提取公因式等在向量的线性运算中同样适用;②向量是一个“有形”的几何量,在进行向量线性运算时,一定要结合图形,这是研究平面向量的重要方法与技巧.
如图,已知四边形ABCD是梯形,AB∥CD,E,F,G,H分别是AD,BC,AB,CD的中点,则=( )
A.+ B.+
C.+ D.+
[解析] 如图,连接BD交EF于点M,连接MH,MG,则四边形AEMG和四边形MFCH都是平行四边形,所以=,==.则有=+=+.故选C.
[答案] C
化简下列各式:
(1)(2a+3b-c)-(3a-2b+c)+2(c-3b);
(2).
[解] (1)原式=2a+3b-c-3a+2b-c+2c-6b=(2-3)a+(3+2-6)b+(-1-1+2)c=-a-b=-(a+b).
(2)原式=
=
=
=a-b.
如图所示,在ABCD中,AH=HD,BF=MC=BC,且=a,=b,试用向量a,b表示向量,,,.
[解] =-=b-b=b,
=+=a+b.
=-=b-=-a-b.
=+=a+b.
=+=-a-b+b=-a+b.
所以=a+b,=-a-b,
=a+b,=-a+b.
二、平面向量基本定理与向量的坐标
平面向量基本定理的引入为向量的加、减、数乘的坐标运算提供了有力的理论依据,利用平面向量基本定理表示向量时,要选择一组恰当的基底,常与待定系数法、方程思想紧密联系在一起解决问题.
向量的坐标表示实际上是向量的代数表示,是将几何问题代数化的有力工具,它是转化思想、函数与方程、分类讨论、数形结合等思想方法的具体体现.通过向量坐标运算主要解决求向量的坐标、向量的模,判断共线、平行等问题.
设a,b是两个不共线的非零向量,若向量ka+b与2a+kb共线,求实数k的值.
[解] ∵向量ka+b与2a+kb共线,
∴存在实数λ使ka+b=λ(2a+kb),
即(k-2λ)a=(kλ-1)b.
∵a,b不共线,∴⇒k2=2,
∴k=±.
如图,在△ABC中,已知=2,=,=a,=b.
(1)若=3,证明:A,F,E三点共线;
(2)若AE,BD交于点F,求的值.
[解] (1)证明:因为=2,=,
所以=b,=(b-a),
又=3,所以==(-)==b-a,
因为=+=a+(b-a)=a+b,=+=a+b-a=a+b,
所以=,又,有公共点A,
所以A,F,E三点共线.
(2)设=λ,则=a+λ=a+λ(-)=(1-λ)a+b,
由(1)知=a+b,
由题意,知A,F,E三点共线,
设=μ,
则(1-λ)a+b=μ=a+b,
因为a,b不共线,所以解得
所以=,所以=.
已知向量=(4,3),=(-3,-1),点A(-1,-2).
(1)求线段BD的中点M的坐标;
(2)若点P(2,y)满足=λ(λ∈R),求y与λ的值.
[解] (1)设B(x1,y1).
∵=(4,3),A(-1,-2),∴(x1+1,y1+2)=(4,3),
∴解得∴B(3,1).
同理得D(-4,-3).
设线段BD的中点M(x2,y2),
则x2==-,y2==-1,
∴M.
(2)由(1)及题意,知=(3,1)-(2,y)=(1,1-y),=(-4,-3)-(3,1)=(-7,-4).
∵=λ,
∴(1,1-y)=λ(-7,-4),
∴解得
三、平面向量线性运算的应用
利用向量解决平面几何问题时,有两种思路:一种是选择一组基底,利用基向量表示涉及的向量;另一种是建立坐标系,求出题目中涉及到的向量的坐标.这两种思路都是通过向量的计算来解决问题的.
用向量法证明三角形的三条中线交于一点.
[证明] 如图,设D,E,F分别是△ABC的三边BC,AC,AB的中点,
令=a,=b为基底,
则=a-b,=a-b,
=-a+b,
设AD与BE交于点G,且=λ,=μ,
则有=λa-b,=-a+μb.
又有=+=a+(μ-1)b,
∴解得λ=μ=.
∴=a-b,=+=-a+a-b=-a-b=×(-a-b).
而=(-a-b),∴=.
∴点G在CF上,∴AD,BE,CF交于一点G,
即三角形的三条中线交于一点.
如图,在平面直角坐标系中,||=2||=2,∠OAB=120°,=(-1,).
(1)求点B,C的坐标;
(2)求证:四边形OABC为等腰梯形.
[解] (1)如图,连接OB,设B(xB,yB),
则xB=||+||cos60°=,
yB=||sin60°=,
∴=+=+(-1,)=,
∴B,C.
(2)证明:∵=,=,
∴=3,∴∥.
又易知OA与BC不平行,||=||=2,
∴四边形OABC为等腰梯形.
如图1所示,有两个定滑轮A和B,一个动滑轮O,定滑轮两侧各挂了相同质量的重物,动滑轮下方施加一个竖直向下的力,当θ=60°时,动滑轮受力如图2所示,设||=||=||,求++.
[解] 根据题意,以OA,OB为邻边作平行四边形OADB,
由向量加法的平行四边形法则,
知+=,
又||=||,∠AOB=120°,
则||=||,且∠BOD=60°,
又由∠BOC=120°且||=||,
则=-,
故有++=+=0.
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