6.2.1 空间向量基本定理-【优学精讲】2025-2026学年高中数学选择性必修第二册教用课件(苏教版)

2026-04-01
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拾光树文化
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学苏教版选择性必修 第二册
年级 高二
章节 6.2.1空间向量基本定理
类型 课件
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2026-2027
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 PPTX
文件大小 3.36 MB
发布时间 2026-04-01
更新时间 2026-04-01
作者 拾光树文化
品牌系列 优学精讲·高中同步
审核时间 2026-04-01
下载链接 https://m.zxxk.com/soft/57121308.html
价格 4.00储值(1储值=1元)
来源 学科网

摘要:

该高中数学课件聚焦空间向量基本定理及推论,涵盖基底表示与几何应用。通过正方体情境导入,以单位向量共面及表示问题引导思考,衔接平面向量知识,搭建从已知到空间向量的学习支架。 其亮点在于以情境问题驱动,结合正方体、三棱柱等模型,通过基底判断、向量表示及几何证明(如OG⊥BC)等典例,落实数学抽象、直观想象与逻辑推理。分层作业设计(A/B/C级)满足不同需求,帮助学生提升空间观念与运算能力,为教师提供系统教学资源,便于实施分层教学。

内容正文:

6.2.1 空间向量基本定理 1 1.理解空间向量基本定理及其推论(数学抽象、直观想象). 2.会根据需要选择适当的基底来表示任一空间向量(数学运算). 3.会用向量基底法求解简单的几何问题(数学运算、逻辑推理). 课标要求 基础落实 01 典例研析 02 课时作业 03 目录 3 01 PART 基础落实 基础落实 目 录   如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为a,在AB,AD,AA1上 分别取单位向量e1,e2,e3. 【问题】 (1)e1,e2,e3共面吗? (2)如何用e1,e2,e3表示向量 ?                                                数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 知识点一 空间向量基本定理 1. 定理:如果三个向量e1,e2,e3 ,那么对空间任一向量p, 存在 的有序实数组(x,y,z),使p= ,其 中{e1,e2,e3}称为空间的一个 ,e1,e2,e3叫作 ⁠. 2. 推论:设O,A,B,C是不共面的四点,则对空间任意一点P,都存 在唯一的有序实数组(x,y,z),使得 = ⁠. 不共面  唯一  xe1+ye2+ze3  基底  基向量  x +y +z   数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 【想一想】 1. 构成基底的三个向量中,可以有零向量吗? 提示:不可以. 2. 在四棱锥O-ABCD中, 可表示为 =x +y +z 且唯一, 这种说法对吗? 提示:对. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 知识点二 正交基底与单位正交基底 1. 正交基底:如果空间一个基底的三个基向量两两互相垂直,那么这个基 底叫作正交基底. 2. 单位正交基底:当一个正交基底的三个基向量都是单位向量时,称这个 基底为单位正交基底,通常用{i,j,k}表示. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 1. 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)空间向量的基底是唯一的. ( × ) (2)若a,b,c是空间向量的一个基底,则a,b,c均为非零向量. ( √ ) (3)已知A,B,M,N是空间四点,若 , , 不能构成空间的 一个基底,则A,B,M,N共面. ( √ ) × √ √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 2. 在长方体ABCD-A1B1C1D1中,可以构成空间的一个基底的是(  ) A. , , B. , , C. , , D. , , 解析:  由题意知 , , 不共面,可以构成空间向量的一个 基底. √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 3. 在长方体ABCD-A1B1C1D1中,若 =3i, =2j, =5k,则 =(  ) A. i+j+k B. i+ j+ k C. 3i+2j+5k D. 3i+2j-5k 解析:  因为 = + + = + + ,所以 =3i +2j+5k,故选C. √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 02 PART 典例研析 典例研析 目 录 题型一|基底的判断 【例1】 (链接教科书第20页练习1题)〔多选〕已知{a,b,c}是空间 的一个基底,则下列选项中不能构成空间的一个基底的是(  ) A. {a,a-2b,2a+b} B. {b,b+c,b-c} C. {2a-3b,a+b,a-b} D. {a+b,b-c,c+2a} 解析:  只有D选项中的三个向量不共面,其他选项中的三个向量都 共面. √ √ √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 通性通法 判断基底的基本思路 (1)判断一组向量能否构成空间的一个基底,实质是判断这三个向量是否 共面,若不共面,就可以构成一个基底; (2)判断基底时,常常依托正方体、长方体、平行六面体、四面体等几何 体,用它们从同一顶点出发的三条棱对应的方向向量为基底,并在此基础 上构造其他向量进行相关的判断. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 【跟踪训练】 1. 若向量 , , 的起点M与终点A,B,C互不重合且无三点共 线,且满足下列关系(O是空间任一点),则能使向量 , , 构 成空间一个基底的关系是(  ) A. = + + B. ≠ + C. = + + D. =2 - √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解析:  A中,因为 + + =1,所以M,A,B,C四点共面,不满 足题意;B中, ≠ + ,但可能 =λ +μ ,所以 M,A,B,C四点可能共面,不满足题意;D中,因为 =2 - ,所以M,A,B,C四点共面,不满足题意.只有C中式子满足题 意,故选C. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 2. 已知{e1,e2,e3}是空间的一个基底,且 =e1+2e2-e3, =- 3e1+e2+2e3, =e1+e2-e3,试判断{ , , }能否作为空间 的一个基底. 解:设 =x +y ,则e1+2e2-e3=x(-3e1+e2+2e3)+y(e1 +e2-e3), 即e1+2e2-e3=(y-3x)e1+(x+y)e2+(2x-y)e3, 所以 此方程组无解. 即不存在实数x,y,使得 =x +y , 所以 , , 不共面, 所以{ , , }能作为空间的一个基底. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 题型二|用基底表示空间向量 【例2】 (链接教科书第19页例1)如图,在三棱柱ABC-A'B'C'中,已 知 =a, =b, =c,点M,N分别是BC',B'C'的中点,试用 基底{a,b,c}表示向量 , . 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解: = + = + ( + )= + + = + ( - )+ = + + = (a+b+c). 连接A'N(图略), = + = + ( + ) = + ( + )=a+ b+ c. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 通性通法 用基底表示向量的策略 (1)若基底确定,要充分利用向量加法、减法的三角形法则和平行四边形 法则,以及向量数乘的运算律; (2)若没给定基底时,首先选择基底,选择时要尽量使所选的基向量能方 便地表示其他向量,再就是看基向量的模及其夹角已知或易求. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 【跟踪训练】 如图,M,N分别是四面体OABC的边OA,BC的中点,P,Q是MN的三等分点.用基向量 , , 表示 和 . 解: = + = + = + ( - )= + = + × ( + )= + + . = + = + + + = + + . 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 题型三|空间向量基本定理的应用 【例3】 如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三 条棱的长度都为1,且两两夹角为60°. (1)求AC1的长; 解:设 =a, =b, =c, 则|a|=|b|=|c|=1, <a,b>=<b,c>=<c,a>=60°, 所以a·b=b·c=c·a= . | |2=(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(a·b+b·c+ c·a)=1+1+1+2×( + + )=6, 所以| |= ,即AC1的长为 . 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 (2)求BD1与AC所成角的余弦值. 解: =b+c-a, =a+b, 所以| |= ,| |= , · =(b+c-a)·(a+b)=b2-a2+a·c+b·c=1. 所以 cos < , >= = . 所以AC与BD1所成角的余弦值为 . 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 通性通法 用空间向量基本定理解决立体几何问题的步骤   首先根据已知条件,确定三个不共面的向量构成空间的一个基 底,如果存在三个两两垂直的空间向量也可以确定一个正交基底.然后 根据三角形法则及平行四边形法则,结合相等向量的代换、向量的运 算用确定的基底(或已知基底)表示目标向量,最后把空间向量的运 算转化为基向量的运算. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 【跟踪训练】 如图,在空间四边形OABC中,∠AOB=∠BOC=∠AOC,且OA=OB =OC,M,N分别是OA,BC的中点,G是MN的中点,求证: OG⊥BC. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 证明:在空间四边形OABC中,令 =a, =b, =c,则|a| =|b|=|c|, 令∠AOB=∠BOC=∠AOC=θ,因为G是MN的中点, 则 = ( + )= [ + ( + )]= (a+b+ c), = - =c-b, 于是得 · = (a+b+c)·(c-b)= (a·c-a·b+b·c-b2+ c2-b·c) = (|a|2 cos θ-|a|2 cos θ-|a|2+|a|2)=0, 因此 ⊥ ,所以OG⊥BC. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 1. 〔多选〕下列结论正确的是(  ) A. 三个非零向量能构成空间的一个基底,则它们不共面 B. 两个非零向量与任何一个向量都不能构成空间的一个基底,则这两个向 量共线 C. 若a,b是两个不共线的向量,且c=λa+μb(λ,μ∈R且 λμ≠0),则{a,b,c}构成空间的一个基底 D. 若 , , 不能构成空间的一个基底,则O,A,B,C四点共面 解析:  由基底的概念可知A、B、D正确.对于C,因为满足c=λa +μb,所以a,b,c共面,不能构成基底,故错误. √ √ √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 2. 若{a,b,c}是空间的一个基底,且向量m=a+b,n=a-b,则可 以与向量m,n构成空间的另一个基底的向量是(  ) A. a B. b C. c D. 2a 解析:  由题意知,a,b,c不共面,对于选项A,a= [(a+b)+ (a-b)]= m+ n,故a,m,n共面,排除A;对于选项B,b= [(a+b)-(a-b)]= m- n,故b,m,n共面,排除B;对于选 项D,由选项A得,2a=m+n,故2a,m,n共面,排除D. 故选C. √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 3. 在四面体OABC中, =a, =b, =c,D为BC的中点,E 为AD的中点,则 =    .(用a,b,c表示) a+ b+ c 解析: = + = + × ( + )= + ×( - + - )= + + = a+ b+ c. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 4. 如图,已知三棱柱ABC-A1B1C1的侧棱垂直于底面,∠BAC=90°.求 证:AB⊥AC1. 证明:设 =a, =b, =c, 则 = + =b+c. 所以 · =a·(b+c)=a·b+a·c. 因为AA1⊥平面ABC,∠BAC=90°, 所以a·b=0,a·c=0, 得 · =0,故AB⊥AC1. 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 03 PART 课时作业 课时作业 目 录 1. 下列说法正确的是(  ) A. 任何三个不共线的向量可构成空间向量的一个基底 B. 空间的基底有且仅有一个 C. 两两垂直的三个非零向量可构成空间的一个基底 D. 若三个向量构不成空间的一个基底,则其中一定有一个零向量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解析:  对于A、B,任何三个不共面的向量都可构成空间的一个基底, 所以A、B错误;对于C,两两垂直的三个非零向量不共面,可构成空间的 一个基底,C正确;对于D,若三个向量构不成空间的一个基底,只能说明 三个向量共面,不一定有零向量,D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 2. 若{a,b,c}是空间的一个基底,则下列向量不共面的是(  ) A. b+c,b,b-c B. b,a+b,a-b C. a+b,a-b,c D. a+b,a+b+c,c 解析:  对于A选项,b= (b+c)+ (b-c),所以b+c,b,b -c三个向量共面;对于B选项,b= (a+b)- (a-b),所以b, a+b,a-b三个向量共面;对于C选项,利用反证法可证得a+b,a- b,c三个向量不共面;对于D选项,a+b+c=(a+b)+c,所以a+ b,a+b+c,c三个向量共面.故选C. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 3. 若{a,b,c}为空间的一个基底,且存在实数x,y,z使得xa+yb+ zc=0,则x,y,z的值分别为(  ) A. 0,0,1 B. 0,0,0 C. 1,0,1 D. 0,1,0 解析:  若x,y,z中存在一个不为0的数,不妨设x≠0,则a=- b - c,∴a,b,c共面,这与{a,b,c}是基底矛盾,故x=y=z=0. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 4. 已知空间四边形OABC中,M在AO上,满足 = ,N是BC的中点, 且 =a, =b, =c,用a,b,c表示向量 为(  ) A. a+ b+ c B. a+ b- c C. - a+ b+ c D. a- b+ c 解析:   = + + = + + ( - )=- + + =- a+ b+ c.故选C. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 5. 〔多选〕已知A,B,C,D,E是空间中的五点,且任意三点均不共 线.若{ , , }与{ , , }均不能构成空间的一个基底, 则下列结论中正确的有(  ) A. { , , }不能构成空间的一个基底 B. { , , }能构成空间的一个基底 C. { , , }不能构成空间的一个基底 D. { , , }能构成空间的一个基底 解析:  由题意可得空间五点A,B,C,D,E共面.所以A,B, C,D,E这五点中,任意两点组成的三个向量都不可能构成空间的一个 基底,所以A、C正确,B、D错误.故选A、C. √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 6. 〔多选〕如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,点M,P,Q分别 为棱AB,CD,BC的中点,平行六面体的各棱长均相等.下列结论中正确 的是(  ) A. A1M∥D1P B. A1M∥B1Q C. A1M∥平面DCC1D1 D. A1M∥平面D1PQB1 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解析:  依题意可知PQ∥BD∥B1D1,所以P,Q,B1,D1四点共 面.因为 = + = + , = + = + ,所以 = ,则A1M∥D1P,结合线面平行的判定定理可知 A、C、D正确.而B1Q与D1P不平行,所以B不正确.故选A、C、D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 7. 如图,在梯形ABCD中,AB∥CD,AB=2CD,点O为空间任意一 点,设 =a, =b, =c,则向量 用a,b,c表示为 ⁠ ⁠. 解析:∵ =-2 ,∴ - =-2( - ),∴b-a=-2 ( -c),∴ = a- b+c. a- b+c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 8. 已知{a,b,c}是空间的一个基底,{a+b,a-b,3c}是空间的另 一个基底,若向量m在基底{a,b,c}下表示为m=3a+5b+9c,则m 在基底{a+b,a-b,3c}下可表示为 ⁠ ⁠. 解析:由题意知,m=3a+5b+9c,设m=x(a+b)+y(a-b)+ z(3c),则有 解得 则m在基底{a+b,a-b, 3c}下可表示为m=4(a+b)-(a-b)+3(3c). 4(a+b)-(a-b)+3 (3c) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 9. 如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AA1=AB=2,AD=1,E,F,G 分别是DC,AB,CC1的中点,则异面直线A1E与GF所成角的余弦值 为 ⁠. 0 解析:根据题意可得, · =( + + )·( + + ) =(- + + )· = - - = ×4-1- ×4=0,从而得到A1E和GF垂直,故其所成角的余弦值为0. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 10. 已知平行六面体OABC-O'A'B'C'中, =a, =b, =c. (1)用a,b,c表示向量 ; 解: = + = - + =b-a+c. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 (2)设G,H分别是侧面BB'C'C和O'A'B'C'的中心,用a,b,c表示 . 解: = + =- + =- ( + )+ ( + ) =- (a+b+c+b)+ (a+b+c+c) = (c-b). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 11. 已知 =-3a-3b+3c, =5a+3b-5c, =a+b-c,其 中{a,b,c}是空间的一个基底,则直线AD与BC的位置关系是(  ) A. 平行 B. 相交 C. 异面 D. 平行或重合 解析:  因为 =-3 ,所以A,B,C,D四点共面.因为 = + + =3a+b-3c,所以对∀λ∈R, ≠λ ,所以直线 AD与BC不平行,故直线AD与BC相交. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 12. 设OABC是四面体,G1是△ABC的重心,G是OG1上的一点,且OG= 3GG1,若 =x +y +z ,则(x,y,z)=(  ) A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解析:  如图所示,连接AG1并延长交BC于点E,则点 E为BC的中点, = ( + )= ( -2 + ), = = ( -2 + ),∵ = 3 =3( - ),∴ = = ( + )= ( + - + )= + + ,故选A. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 13. 如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,侧棱 PA的长为2,且PA与AB,AD的夹角都等于60°.若M是PC的中点,则| |= ⁠. ​ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解析:设 =a, =b, =c,因为AB=AD=1,PA=2,所 以|a|=|b|=1,|c|=2.又因为AB⊥AD,∠PAB=∠PAD= 60°,所以a·b=0,a·c=b·c=2×1× cos 60°=1.易得 = (-a +b+c),所以| |2= (-a+b+c)2= [a2+b2+c2+2×(- a·b-a·c+b·c)]= ×[12+12+22+2×(0-1+1)]= ,所以| |= . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 14. 如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为1,E,F分别为 BB1,BC的中点. (1)求A1B和B1C的夹角; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 解:设 =a, =b, =c, 则 = - =a-c,| |= , = = - =b-c,| |= , ∴ · =(a-c)·(b-c)=a·b-a·c-b·c+c2=0 -0-0+1=1, ∴ cos < , >= = = . 又< , >∈[0,π], ∴< , >= ,∴A1B和B1C的夹角为 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 (2)求证:AC1⊥EF. 解:证明:∵ =a+b+c, = = = ( - )= (b-c), · =(a+b+c)· (b-c) = (a·b-a·c+b2-b·c+b·c-c2) = (0-0+1-0+0-1)=0, ∴ ⊥ ,∴AC1⊥EF. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 15. 如图,在三棱锥P-ABC中,点G为△ABC的重心,点M在PG上,且 PM=3MG,过点M任意作一个平面分别交线段PA,PB,PC于点D, E,F,若 =m , =n , =t ,求证: + + 为定 值,并求出该定值. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 证明:连接AG并延长交BC于点H(图略),由题意,可令{ , , }为空间的一个基底. = = ( + )= + × = + × ( + )= + ( - )+ ( - )= + + . 连接DM(图略).因为点D,E,F,M共面,所以存在实数λ,μ,使 得 =λ +μ ,即 - =λ( - )+μ( - ),所以 =(1-λ-μ) +λ +μ =(1-λ-μ) m +λn +μt . 由空间向量基本定理,知 =(1-λ-μ)m, =λn, =μt,所以 + + =4(1-λ-μ)+4λ+4μ=4,为定值. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·选择性必修第二册(SJ) 目 录 $

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6.2.1 空间向量基本定理-【优学精讲】2025-2026学年高中数学选择性必修第二册教用课件(苏教版)
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