内容正文:
9.1 向量概念
第九章
平面向量
学 习 目 标
1
2
3
掌握向量的定义(有大小和方向的量)、几何与符号表示方法.
理解模、零向量、单位向量的概念,并能判别向量的相等、平行(共线)、垂直关系.
经历从物理背景中抽象出向量概念的数学建模过程,体会数形结合思想,提升运用图形和逻辑进行数学抽象与推理的能力.
新课导入
如图,斜面上的木块受到哪些力的作用?这些力有什么共同特点?
图中的小木块受到重力、支持力;这两种力既有大小又有方向
除了力以外,物理中的速度、加速度、位移这些量有什么共同特征?
我们发现,这些量既有大小又有方向,像这样的量有什么特点?它与传统的只有大小的量有什么不同?本节课我们将深入学习并解决以上问题.
新知探究
知识点1:向量的定义与标量的区别
向量的定义:既有大小又有方向的量叫作向量;
标量的定义:只有大小没有方向的量叫作标量.
如:力、速度、加速度、位移等都是向量
如:距离、质量、身高等都是标量
课堂活动
你是否能区分生活中常见的量为向量还是标量?下面我们一起来试试吧!
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新知探究
知识点2:向量的表示方法与模
①有向线段表示向量
用有向线段表示向量,有向线段的长度表示向量的大小,箭头方向表示向量的方向.
有向线段的三要素:起点、方向、长度
如:以A为起点、B 为终点的向量记为
A
B
②字母表示向量
向量也可用小写英文字母表示,印刷体为粗体、、,手写体为、、.
如:向量、、
新知探究
③向量的模
向量的大小称为向量的长度(模),记为
向量的模记为
模是数量,只有大小没有方向.
注:向量仅由方向和大小确定,而与起点位置无关
即时训练
1.如果一架飞机向西飞行,再向南飞行,记飞机飞行的路程为,位移为,则( )
A. B. C. D.与不能比较大小
【解题思路】根据题意作图,结合向量的几何意义,可得答案.
【解析】由题意,作图如下:
则飞机飞行的路程为,
所以.
则该飞机由先飞到,再飞到,则,
则
A
知识点3:零向量与单位向量
新知探究
①零向量:
长度为 0 的向量,记作
零向量的方向是任意的
②单位向量:长度等于 1 个单位长度的向量
结合单位向量的定义,想一想:平面上起点在定点 O 的单位向量,其终点的集合是什么图形?
由于长度都为一,方向是任意的,由此其终点的集合为以 O 为圆心,1 为半径的圆
注:单位向量有无数个,但若是方向不同则每个单位向量间也不相等
即时训练
2.下列说法正确的是( )
A.向量的模是一个正实数 B.零向量没有方向
C.单位向量的模等于1个单位长度 D.零向量就是实数0
【解题思路】根据向量的模、零向量和单位向量的定义逐个选项分析可得答案.
【解析】对于A,零向量的模等于零,故A错误;
对于B,零向量有方向,其方向是任意的,故B错误;
对于C,根据单位向量的定义可C知正确;
对于D,零向量有大小还有方向,而实数只有大小没有方向,故D错误.
C
新知探究
知识点4:平行(共线)向量与相等向量
①平行向量:方向相同或相反的非零向量叫作平行向量,记作
如:向量///
特别规定:零向量与任一向量平行
任意一组平行向量都可以通过平移落在同一直线上,因此平行向量又称为共线向量
②相等向量:长度相等且方向相同的向量叫作相等向量,记作
注:相等向量与起点位置无关,即 向量平移后与原向量相等
A
B
C
D
如图,向量 和 长度相等且方向相同,所以 .
即时训练
3.如图,O是正六边形ABCDEF的中心,下列向量中,与相等的向量为( )
A. B. C. D.
【解题思路】根据正六边形的性质,分别分析每个选项中的向量与的模和方向是否都相同,从而找出与相等的向量.
【解析】A.虽然,但方向不同不满足向量相等的条件
B.与方向相同,并且由于, 所以.
C.与方向不同
D.与方向不同
B
新知探究
知识点5:相反向量与向量的夹角
①相反向量:与向量长度相等、方向相反的向量叫作的相反向量,记作;
规定:零向量的相反向量仍是零向量,且。
②向量的夹角:对两个非零向量、,任取一点,作,
则()叫作向量与的夹角
③特殊夹角:
(时,两向量同向;
(时,两向量反向;
(时,两向量垂直,记作
即时训练
4.若两个非零向量和的夹角为,且,则这两个向量的位置关系是( )
A. 同向共线 B. 反向共线
C. 垂直 D. 既不共线也不垂直
【解题思路】将夹角范围与向量的共线、垂直特征精准匹配.
【解析】对于两个非零向量、:
若,则与同向共线;
若,则与反向共线;
若,则与垂直。
已知,可得:
且,因此与不共线;,因此与不垂直。
综上,与的位置关系是既不共线也不垂直.
D
知识小结
知识小结
1.向量:既有大小又有方向的量
2.向量的表示:有向线段或字母
3.特殊向量:零向量、单位向量
4.向量间的关系:
①共线 ②相等 ③相反
5.向量的夹角:
范围:
例1
典例分析
已知 为正六边形 的中心,在图所标出的向量中:
(1)试找出与 共线的向量;
(2)确定与 相等的向量;
(3) 与 相等吗?
【分析】共线向量看方向(相同或相反),相等向量看大小 + 方向.
解 :(1)与共线的向量有和.
(2)与长度相等且方向相同,则.
(3)虽然,且,但它们方向相反,所以这两个向量并不相等.
例2
典例分析
在图中的 4×5 方格纸中有一个向量,分别以图中的格点为起点和终点作向量,其中与相等的向量有多少个?与长度相等的共线向量有多少个(除外)?
【分析】与相等的向量应当满足“等长且同向”,首先要确定这些向量的起点。
在方格纸的格点中,除去点 外,符合题意的起点还有 7 个(如图).
与长度相等的共线向量除了与方向相同的向量外,还有与方向相反的向量
典例分析
解:当向量的起点 是图中所圈的格点时,可以作出与相等的向量。
这样的格点共有 8 个,除去点 外,还有 7 个
所以共有 7 个向量与相等。
与长度相等的共线向量(除外)共有
(个)。
巩固提升
题型一:零向量与单位向量
1.下列命题正确的个数是( )
(1)向量就是有向线段;(2)零向量是没有方向的向量;
(3)零向量的方向是任意的;(4)零向量的长度为0.
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】(1)由向量的几何以及对零向量的规定判断即可.
【解析】(1)向量可以用有向线段表示,但不能把两者等同,错误;
(2)零向量是有方向的,是任意的,错误;
(3)零向量的方向是任意的,正确;
(4)零向量的大小为0,所以零向量的长度为0,正确.
B
巩固提升
题型2 向量的几何表示与向量的模
2.在如图所示的半圆中,AB为直径,点O为圆心,C为半圆上一点,且,,则等于( )
A.1 B. C. D.2
【分析】根据,可得,进一步得出答案.
【解答过程】如图,连接AC
由,得.
因为为半圆上的点,所以
所以.
A
巩固提升
题型3 平行向量(共线向量)
3.如图,四边形ABCD是平行四边形,四边形ABDE是矩形.
(1)找出与相等的向量; (2)找出与共线的向量.
【分析】根据相等向量的定义写出即可;
【解析】(1)由四边形ABCD是平行四边形,四边形ABDE是矩形知
与的长度相等且方向相同,所以与相等的向量为.
(2)由图可知,与方向相同,与方向相反,
所以与共线的向量有.
巩固提升
题型4 利用向量关系研究几何图形的性质
4.如图,四边形ABCD的对角线AC与BD交于点O,且,.
求证:四边形ABCD是平行四边形.
【分析】由,可得AC、BD互相平分,利用平行四边形的判定定理即可证明.
∴四边形ABCD的对角线AC、BD互相平分
∴四边形ABCD是平行四边形.
【解析】∵四边形ABCD的对角线AC与BD交于点O
且,.
课堂总结
一起来看看这节课我们学到了些什么?
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要点回顾
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🎮 向量与数量分类挑战
将生活中的量拖拽到正确的分类区域
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高中数学 · 向量概念 课堂小结
目录导航
01
知识点回顾
02
易错点警示
03
解题技巧
核心概念梳理
点击蓝色色块查看隐藏的关键术语
向量的定义
既有 大小 又有 方向 的量叫做向量。
相比之下,只有大小没有方向的量叫做 数量(或标量)。
表示方法:
1. 几何表示:有向线段 AB
2. 字母表示:a, b, x
模与特殊向量
向量的模:向量的大小(长度),记作 |a| 或 |AB|。
零向量:长度为 0 的向量,记作 0。其方向是 任意 的。
单位向量:模为 1 的向量。
向量间的关系
平行向量 (共线向量)
方向 相同 或 相反 的非零向量。
* 规定:0 与任一向量平行。
相等向量
长度 相等 且方向 相同 的向量。
|a| = |b| 且 a ∥ b (同向)
相反向量
长度 相等 且方向 相反 的向量。
a + (-a) = 0
易错点警示
避开这些常见的逻辑陷阱
⚠️
混淆向量与数量
错误观点:a > b
正解:向量既有大小又有方向,不能比较大小。只有向量的模(长度)可以比较大小,如 |a| > |b|。
🚫
忽视零向量的特殊性
错误观点:平行向量一定有方向;若 a ∥ b,则 a, b 方向相同或相反。
正解:0 的方向是任意的,它与任何向量都平行。在判断命题真假时,务必优先考虑零向量的情况。
📏
共线向量的几何位置
错误观点:共线向量一定在同一条直线上。
正解:共线向量即平行向量。它们可以所在的直线重合,也可以所在的直线互相平行。即:共线不一定在同一直线上。
解题技巧总结
掌握方法,事半功倍
1. 数形结合法
向量是数与形的结合体。在解决向量有关概念问题时,应尽可能画出几何图形,将抽象的符号语言转化为直观的图形语言。
应用场景:
判断向量是否相等
判断向量是否共线
求向量的模
2. 定义回归法
对于判断命题真假的选择题,严格依据定义进行判断。特别是涉及“单位向量”、“零向量”的命题,要逐字推敲。
关键反例构建:
提到“模相等”,思考方向是否相同?
提到“平行”,思考是否包含零向量?
提到“单位向量”,思考方向是否唯一?
💡
核心口诀
向量有向又有长,零长为零向无常。
单位长度皆为一,方向不同非一样。
共线即是相平行,同向反向两相望。
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