内容正文:
第二章 平面向量及其应用
§4.1 平面向量基本定理
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学习目标
理解基的含义,并能判断两个向量是否构成一组基.(逻辑推理)
理解平面向量基本定理及其意义.(数学抽象)
会用基表示平面向量.(逻辑推理)
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如图(1),设 <m></m> , <m></m> 是同一平面内两个不共线的向量, <m></m> 是在这一平面内与 <m></m> , <m></m> 都不共线的向量,如图(2),在平面内任取一点 <m></m> ,作 <m></m> , <m></m> , <m>.</m>
问题1:上图中将 <m></m> 按 <m></m> , <m></m> 的方向分解,你有什么发现?
[答案] 如图, <m></m> .
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问题2:若向量 <m></m> 与 <m></m> 或 <m></m> 共线, <m></m> 还能用 <m></m> 表示吗?
[答案] 能,当向量 <m></m> 与 <m></m> 共线时, <m></m> ;
当向量 <m></m> 与 <m></m> 共线时, <m></m> .
问题3:当 <m></m> 是零向量时, <m></m> 还能用 <m></m> 表示吗?
[答案] 能, <m></m> .
问题4:设 <m></m> , <m></m> 是同一平面内两个不共线的向量,在 <m></m> 中, <m></m> , <m></m> 是否唯一?
[答案] 假设 <m></m> ,则 <m></m> ,即 <m></m> ,所以 <m></m> 且 <m></m> ,即 <m></m> 且 <m></m> ,所以 <m></m> , <m></m> 唯一.
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知识点 1:平面向量基本定理
1.平面向量基本定理:
如果 <m></m> , <m></m> 是同一平面内的两个不共线的向量,那么对于这一平面内的任意一个向量 <m></m> ,存在唯一一对实数 <m></m> , <m></m> ,使得 <m></m> .
2.基:把不共线的向量 <m></m> , <m></m> 叫作表示这一平面内所有向量的一组____.记
平面内任一向量都可以用同一组基唯一表示.
3.如果 <m></m> , <m></m> , <m></m> 三点共线, <m></m> 是平面内任意一点,若 <m></m> ,则 <m></m> .
基
注意:若则称这组基为正交基;在正交基下向量的线性表示称为正交分解;
若,且为单位向量,则称这组基为标准正交基。
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思考2:0能否作为基中的一个向量?
由于0与任何向量共线,因此0不能作为基向量.
思考3:平面向量的基唯一吗?
不唯一,只要两个向量不共线,就可以作为平面内所有向量的一组基.
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题型一、对基的理解
例1 如果 <m></m> , <m></m> 是平面 <m></m> 内一组不共线的向量,那么下列四组向量中,不能作为平面内所有向量的一组基的是( ).
A. <m></m> 与 <m></m> B. <m></m> 与 <m></m>
C. <m></m> 与 <m></m> D. <m></m> 与 <m></m>
D
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[解析] 对于A,设 <m></m> ,则 <m></m> 所以无解;
对于B,设 <m></m> ,则 <m></m> 所以无解;
对于C,设 <m></m> ,则 <m></m> 所以无解;
对于D,设 <m></m> ,则 <m></m> 解得 <m></m> ,所以这两个向量是共线向量.
故D中向量不能作为平面内所有向量的一组基,故选D.
&1& 对基的理解:两个向量能否作为一组基,关键是看这两个向量是否共线.若共线,则不能作基;反之,则可作基.
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题型二、用基表示向量
例1 如图,在□ABCD中点E,F分别为BC,DC的中点. =a, =b,用a,b表示 和
解:根据题意有: b,
a,
∴ b a.
同理 a b.
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例2 如图,已知点M,N,P分别是△ABC三边BC,CA,AB上的点,且
设 =a, =b,选择基{a,b},试写出向量 在此基下的分解式.
解:根据题意得 b,
(b-a),
∴ (b-a)- b a+ b,
同理 a+ (b-a) a+ b,
a- b.
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题型三、平面向量基本定理的应用
例3 如图所示, <m></m> , <m></m> , <m></m> 分别为 <m></m> 的边 <m></m> , <m></m> , <m></m> 上的点,且 <m></m> , <m></m> , <m></m> ,若 <m></m> ,求证: <m></m> .
方法指导 设出基,表示 <m></m> , <m></m> , <m></m> ,然后根据已知建立等式,结合平面向量基本定理证明.
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[解析] 令 <m></m> , <m></m> 为一组基,
根据已知有 <m></m> , <m></m> .
<m></m> ,则有 <m></m> ,
<m></m> , <m></m> ,
<m></m> .又 <m></m> ,
<m></m> .
根据平面向量基本定理,有 <m></m> ,故 <m></m> .
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2.在 <m></m> 中, <m></m> 是 <m></m> 边的中点, <m></m> 是 <m></m> 的中点,若 <m></m> ,则 <m></m> 的值是( ).
A. <m></m> B. <m></m> C. <m></m> D. <m></m>
D
[解析] 由 <m></m> 是 <m></m> 边的中点, <m></m> 是 <m></m> 的中点,得 <m></m> , <m></m> ,所以 <m></m> ,所以 <m></m> , <m></m> ,故 <m></m> .
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1.若向量 <m></m> , <m></m> 不共线,则 <m></m> , <m></m> ,试判断 <m></m> , <m></m> 能否作为一组基.
[解析] 设存在实数 <m></m> ,使得 <m></m> ,
则 <m></m> ,即 <m></m> ,
因为向量 <m></m> , <m></m> 不共线,所以 <m></m> ,这样的 <m></m> 是不存在的,
所以 <m></m> , <m></m> 不共线,故 <m></m> , <m></m> 能作为一组基.
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2.在 <m></m> 中, <m></m> , <m></m> 为 <m></m> 的中点,以 <m></m> , <m></m> 为一组基,则 <m></m> ( ).
A. <m></m> B. <m></m> C. <m></m> D. <m></m>
A
[解析] <m></m> .
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<m></m>
4.给定一组基 <m></m> ,且 <m></m> , <m></m> , <m></m> ,如果 <m></m> ,求 <m></m> , <m></m> .
[解析] 因为 <m></m> , <m></m> ,
所以 <m></m> 解得 <m></m>
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平面向量基本定理 <m></m>
判断一组向量能否作为一组基
两个向量能否作为一组基,关键是看这两个向量是否共线.若共线,则不能作基;反之,则可作基.
用基表示平面向量
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谢谢大家
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3.已知向量e1,e2不共线,实数x,y满足(3x-4y)e1+(2x-3y)e2=6e1+3e2,则x-y的值为 .
[解析] ∵e1,e2不共线,∴由平面向量基本定理可得故x-y=3.
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