内容正文:
第二章 平面向量及其应用
第二章 平面向量及其应用
必修第二册 数学
§2 从位移的合成到向量的加减法
第二章 平面向量及其应用
必修第二册 数学
目录
contents
Part
01
课 前 预 习
课 堂 互 动
Part
02
课时作业(十四)
Part
03
第二章 平面向量及其应用
必修第二册 数学
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课 前 预 习
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和
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a+b
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起点
和
第二章 平面向量及其应用
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一致
之和
较大
绝对值
零向量
0
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b+a
(b+c)
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相反向量
a+(-b)
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a-b
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课 堂 互 动
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课时作业(十四)
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第二章 平面向量及其应用
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学习目标
素养要求
1.理解向量加(减)法的定义,会用向量加(减)法的三角形法则和平行四边形法则求两个向量的和(或差).
2.会用向量加法的运算律进行向量的加(减)运算.
1.通过向量加(减)法的定义,三角形法则、平行四边形法则的应用,培养直观想象的核心素养.
2.通过向量加(减)法的运算提升数学运算的核心素养.
[自主梳理]
知识点一 向量的加法
[问题1] 某对象从A地经B地到C地,两次位移 eq \o(AB,\s\up14(→)) , eq \o(BC,\s\up14(→)) 的结果,与从A地直接到C地的位移 eq \o(AC,\s\up14(→)) 的关系如何?
答:结果相同,即 eq \o(AB,\s\up14(→)) + eq \o(BC,\s\up14(→)) = eq \o(AC,\s\up14(→)) .
[问题2] 实数的加法满足哪些运算律?向量加法是否也满足这些运算律?
答:实数的加法满足交换律和结合律,向量加法也满足.
►知识填空
1.向量加法的定义
求两个向量______的运算称为向量的加法.
2.向量加法的平行四边形法则、三角形法则
图示
作图方法
平行四边形法则
已知两个不共线的向量a,b,如图,在平面内任取一点A,作有向线段 eq \o(AB,\s\up14(→)) =a, eq \o(AD,\s\up14(→)) =b,以有向线段 eq \o(AB,\s\up14(→)) 和 eq \o(AD,\s\up14(→)) 为邻边作▱ABCD,则有向线段______表示的向量即为向量a与b的和,记作________.
eq \o(AC,\s\up14(→))
三角形法则
作有向线段 eq \o(AB,\s\up14(→)) =a,以有向线段 eq \o(AB,\s\up14(→)) 的终点为________,作有向线段 eq \o(BC,\s\up14(→)) =b,连接AC得到有向线段 eq \o(AC,\s\up14(→)) ,也可以表示向量a与b的______.
3.两个共线向量的和
若两个共线向量方向相同,则它们的和向量方向与原方向________,大小为两个向量大小________;若两个共线向量方向相反且大小不相等,则它们的和向量方向与________向量的方向一致,大小是两个向量大小差的__________.
其中互为相反向量的两个向量的和为__________,即a+(-a)=(-a)+a=______.
4.向量加法的运算律
(1)交换律:a+b=________.
(2)结合律:(a+b)+c=a+____________.
知识点二 向量的减法
[问题] 在数的运算中,减法可以看作加法的逆运算,那么向量的减法与向量的加法的关系怎样?
答:向量的减法是向量的加法的逆运算,即a-b=a+(-b).
►知识填空
1.向量减法的定义
向量a减向量b等于向量a加上向量b的____________,即a-b=_____________.
2.几何意义
如果把向量a与b的起点放在点O,那么从向量b的终点B指向被减向量a的终点A,得到的向量 eq \o(BA,\s\up14(→)) 就是__________.(如图)
[自主检验]
1.在△ABC中,若 eq \o(BA,\s\up14(→)) =a, eq \o(BC,\s\up14(→)) =b,则 eq \o(CA,\s\up14(→)) 等于( )
A.a
B.a+b
C.b-a
D.a-b
解析:选D eq \o(CA,\s\up14(→)) = eq \o(BA,\s\up14(→)) - eq \o(BC,\s\up14(→)) =a-b.
2.化简 eq \o(OP,\s\up14(→)) - eq \o(QP,\s\up14(→)) + eq \o(PS,\s\up14(→)) + eq \o(SP,\s\up14(→)) 等于( )
A. eq \o(QP,\s\up14(→))
B. eq \o(OQ,\s\up14(→))
C. eq \o(SP,\s\up14(→))
D. eq \o(SQ,\s\up14(→))
解析:选B 原式=( eq \o(OP,\s\up14(→)) + eq \o(PQ,\s\up14(→)) )+( eq \o(PS,\s\up14(→)) + eq \o(SP,\s\up14(→)) )= eq \o(OQ,\s\up14(→)) +0= eq \o(OQ,\s\up14(→)) .
3.下列四式中不能化简为 eq \o(AD,\s\up14(→)) 的是( )
A.( eq \o(AB,\s\up14(→)) + eq \o(CD,\s\up14(→)) )+ eq \o(BC,\s\up14(→))
B.( eq \o(AD,\s\up14(→)) + eq \o(MB,\s\up14(→)) )+( eq \o(BC,\s\up14(→)) + eq \o(CM,\s\up14(→)) )
C. eq \o(OC,\s\up14(→)) - eq \o(OA,\s\up14(→)) + eq \o(CD,\s\up14(→))
D. eq \o(MB,\s\up14(→)) + eq \o(AD,\s\up14(→)) - eq \o(BM,\s\up14(→))
答案:D
4.若a,b为相反向量,且|a|=1,则|a+b|=________,|a-b|=________.
答案:0 2
题型一 向量加、减法几何作图及应用
[例1] 如图,已知向量a,b,c不共线,求作向量a+b-c.
解:法一:如图(1)所示,在平面内任取一点O,
作 eq \o(OA,\s\up14(→)) =a, eq \o(AB,\s\up14(→)) =b,则 eq \o(OB,\s\up14(→)) =a+b,
再作 eq \o(OC,\s\up14(→)) =c,则 eq \o(CB,\s\up14(→)) =a+b-c.
法二:如图(2)所示,在平面内任取一点O,
作 eq \o(OA,\s\up14(→)) =a, eq \o(AB,\s\up14(→)) =b,则 eq \o(OB,\s\up14(→)) =a+b,再作 eq \o(CB,\s\up14(→)) =c,
连接 eq \o(OC,\s\up14(→)) ,则 eq \o(OC,\s\up14(→)) =a+b-c.
[反思感悟]
求作几个已知向量的和或差的方法
(1)作两向量的和向量
①将两个向量的起点平移到同一点O,作平行四边形,利用平行四边形法则得到和向量.
②利用三角形法则,依次平移两个向量,并让它们首尾相接.
(2)作两向量的差向量
将两个向量的起点平移到同一点O,连接两向量终点,指向被减向量.
(3)作多个向量的和或差时,应先确定作图顺序,再依次完成.
如图,在四边形ABCD中,根据图示填空:
a+b=__________,
b+c=__________,
c-d=__________.
a+b+c-d=__________.
答案:-f -e f 0
题型二 向量加、减法的运算
[例2] 化简:
(1) eq \o(BA,\s\up14(→)) + eq \o(OD,\s\up14(→)) - eq \o(OA,\s\up14(→)) - eq \o(BC,\s\up14(→)) ;
(2)( eq \o(AC,\s\up14(→)) + eq \o(BO,\s\up14(→)) + eq \o(OA,\s\up14(→)) )-( eq \o(DC,\s\up14(→)) - eq \o(DO,\s\up14(→)) - eq \o(OB,\s\up14(→)) ).
解:(1) eq \o(BA,\s\up14(→)) + eq \o(OD,\s\up14(→)) - eq \o(OA,\s\up14(→)) - eq \o(BC,\s\up14(→)) =( eq \o(BA,\s\up14(→)) - eq \o(BC,\s\up14(→)) )+( eq \o(OD,\s\up14(→)) - eq \o(OA,\s\up14(→)) )
= eq \o(CA,\s\up14(→)) + eq \o(AD,\s\up14(→)) = eq \o(CD,\s\up14(→)) .
(2)( eq \o(AC,\s\up14(→)) + eq \o(BO,\s\up14(→)) + eq \o(OA,\s\up14(→)) )-( eq \o(DC,\s\up14(→)) - eq \o(DO,\s\up14(→)) - eq \o(OB,\s\up14(→)) )
= eq \o(AC,\s\up14(→)) + eq \o(BA,\s\up14(→)) - eq \o(OC,\s\up14(→)) + eq \o(OB,\s\up14(→))
= eq \o(AC,\s\up14(→)) + eq \o(CO,\s\up14(→)) + eq \o(OB,\s\up14(→)) + eq \o(BA,\s\up14(→))
= eq \o(AB,\s\up14(→)) + eq \o(BA,\s\up14(→)) =0.
[反思感悟]
1.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.
2.与图形相关的向量运算化简
首先要利用向量加减的运算法则、运算律,其次要分析图形的性质,通过图形中向量的相等、平行等关系辅助化简运算.
1.如图,P,Q是△ABC的边BC上的两点,且 eq \o(BP,\s\up14(→)) = eq \o(QC,\s\up14(→)) ,则化简 eq \o(AB,\s\up14(→)) + eq \o(AC,\s\up14(→)) - eq \o(AP,\s\up14(→)) - eq \o(AQ,\s\up14(→)) 的结果为( )
A.0
B. eq \o(BP,\s\up14(→))
C. eq \o(PQ,\s\up14(→))
D. eq \o(PC,\s\up14(→))
解析: eq \o(AB,\s\up14(→)) + eq \o(AC,\s\up14(→)) - eq \o(AP,\s\up14(→)) - eq \o(AQ,\s\up14(→))
= eq \o(AB,\s\up14(→)) - eq \o(AP,\s\up14(→)) + eq \o(AC,\s\up14(→)) - eq \o(AQ,\s\up14(→)) = eq \o(PB,\s\up14(→)) + eq \o(QC,\s\up14(→))
=- eq \o(QC,\s\up14(→)) + eq \o(QC,\s\up14(→)) =0.故选A.
答案:A
2.化简:( eq \o(AD,\s\up14(→)) - eq \o(BM,\s\up14(→)) )+( eq \o(BC,\s\up14(→)) - eq \o(MC,\s\up14(→)) )=________.
解析:原式= eq \o(AD,\s\up14(→)) + eq \o(MB,\s\up14(→)) + eq \o(BC,\s\up14(→)) - eq \o(MC,\s\up14(→)) = eq \o(AD,\s\up14(→)) + eq \o(MC,\s\up14(→)) - eq \o(MC,\s\up14(→)) = eq \o(AD,\s\up14(→)) .
答案: eq \o(AD,\s\up14(→))
题型三 向量加、减法的综合应用
[例3] 如图,ABCD是平行四边形,设 eq \o(AB,\s\up14(→)) =a, eq \o(AD,\s\up14(→)) =b.
(1)试用a,b表示 eq \o(AC,\s\up14(→)) , eq \o(BD,\s\up14(→)) ;
(2)当向量a,b满足什么条件时,ABCD是矩形?
(3)当向量a,b满足什么条件时,ABCD是菱形?
解:(1)由运算法则可得 eq \o(AC,\s\up14(→)) = eq \o(AB,\s\up14(→)) + eq \o(AD,\s\up14(→)) =a+b,
eq \o(BD,\s\up14(→)) = eq \o(AD,\s\up14(→)) - eq \o(AB,\s\up14(→)) =b-a.
(2)因为对角线相等的平行四边形是矩形,所以要使ABCD是矩形,应满足| eq \o(AC,\s\up14(→)) |=| eq \o(BD,\s\up14(→)) |,即|a+b|=|b-a|.
(3)因为邻边相等的平行四边形是菱形,所以要使ABCD是菱形,应满足| eq \o(AB,\s\up14(→)) |=| eq \o(AD,\s\up14(→)) |,即|a|=|b|.
[反思感悟]
要熟练掌握在三角形、平行四边形等常见图形中,各边对应向量以及对角线对应向量之间的关系,能够运用向量的加法与减法进行正确的表示,同时还要熟悉常见平面图形的几何性质,能够从向量的角度,运用向量语言进行表示.
已知a与b不共线,且|a+b|=|a-b|,则向量a与b的夹角为________.
答案: eq \f(π,2)
[课堂小结]
1.向量的减法是加法的逆运算,向量的加法满足交换律和结合律.
2.三角形法则和平行四边形法则都是求向量和的基本方法,两个法则是统一的,当两个向量首尾相连时常选用三角形法则,当两个向量共起点时(不共线时),常选用平行四边形法则.
3.在用三角形法则作向量减法时,要注意“差向量连接两向量的终点,箭头指向被减向量”.解题时要结合图形,准确判断,防止混淆.
4.||a|-|b||≤|a±b|≤|a|+|b|.
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