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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教辅
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
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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.
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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.
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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. ( √ )
×
√
√
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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.
√
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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.
√
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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.
√
√
√
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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.
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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 -
√
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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.
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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.
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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 , .
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目 录
解: = +
= + ( + )= + +
= + ( - )+
= + +
= (a+b+c).
连接A'N(图略),
= + = + ( + )
= + ( + )=a+ b+ c.
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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.
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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: = + = + = + ( - )= +
= + × ( + )= + + .
= + = + + + = + + .
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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 .
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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 .
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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.
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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.
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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.
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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.
√
√
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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.
√
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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)
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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.
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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.
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(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).
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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.
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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.
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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.
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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|
|= .
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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|
|= .
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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;
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数学·选择性必修第二册(SJ)
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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 .
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(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.
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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.
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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.
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