内容正文:
6.2 平面向量的运算
第六章 平面向量及其应用
6.2.4 向量的数量积
第1课时 向量的夹角与数量积定义
复习引入
1. 由于数学中的向量源于物理中的矢量,使得向量理论具有丰富的物理背景,其中向量加法运算法则的物理背景是什么?
2. 向量可以按法则进行加法、减法运算,并且向量的和与差仍是一个向量.类比数的运算,一个自然的问题是向量能否相乘?
3.我们把││ │cos理解为向量与的乘积,因为它是一个数量,所以称之为数量积,记作,如何从数学的视角定义向量的夹角和数量积?
1. 由于数学中的向量源于物理中的矢量,使得向量理论具有丰富的物理背景,其中向量加法运算法则的物理背景是什么?
力、位移的合成.
2. 向量向量可以按法则进行加法、减法运算,并且向量的和与差仍是一个向量.类比数的运算,一个自然的问题是向量能否相乘?
在物理中,如果一个物体在力F的作用下产生位移s,那么力F对物体所做的功W的计算公式是什么?
力和位移都是矢量,如果用向量分别替代力F和位移s,设向量的夹角为,则││ │cos是向量还是数量?
数量
思考1
思考2
W= ││ │cos,期中是F与s的夹角.
F
s
3.我们把││ │cos理解为向量与的乘积,因为它是一个数量,所以称之为数量积,记作,如何从数学的视角定义向量的夹角和数量积?
具体情况请大家阅读教材.
教材导学
阅读教材:
1. 向量 的夹角的含义及取值范围是什么?
2.当非零向量的夹角=0,Π, 时,向量的位置关系分别如何?
3.向量数量积的定义是什么?
1. 向量 的夹角的含义及取值范围是什么?
对于两个非零向量,作=, = ,则∠AOB=为向量的夹角,记作 .
7
2.当非零向量的夹角=0,Π, 时,向量的位置关系分别如何?
当=0时, 同向,
当=Π时, 向,
当=时, 垂直,记作
8
3.向量数量积的定义是什么?
设两个非零向量的,把数量││ │cos叫向量的数量积(或内积),记作,
即= ││ │cos: =0.
9
拓展探究
1.设非零向量的夹角为,则cos的计算公式是什么?
2.设非零向量的夹角为,则的取值符号与的取值范围有什么关系?
3.向量的数量积有什么几何意义?
10
1.设非零向量的夹角为,则cos的计算公式是什么?
cos= .
11
2.设非零向量的夹角为,则的取值符号与的取值范围有什么关系?
(1) >0 0°≤<90°;
(2) =0 90°;
(3) <0 90° <≤ 180°.
12
3.向量的数量积有什么几何意义?
设非零向量的夹角为,作=, = ,
则BM⊥OA,垂足为M.
若为锐角,则 =OA×OM;
若为钝角,则 =-OA×OM.
A
B
o
M
A
B
M
o
13
例1(多选)已知非零向量 满足 ,且││ = ││= │ ,则( ).
A.向量的夹角为60° B.向量的夹角为60°
C.向量的夹角为60° D.向量的夹角为120°
巩固应用
【解析】作向量 = , = ,
则= . ││ = ││= │ ,则△ABC为正三角形.由图可知,向量, 的夹角都为60°, 的夹角为120°.
ABD
A
B
C
例2 在△ABC 中,已知=0, 4,求AB边的长.
解析: cosB=0,从而B=90°,即BA⊥BC,
A
B
C
AB•AC• cosA= .
由已知, =4.
AB=2.
15
例3 在△ABC 中,AB=10,BC=6,CA=8,O为△ABC 的外心,求和的值.
B
A
D
C
O
【解析】 + = ,则△ABC是以AB为斜边的Rt △, O是AB的中点.
由已知,AO=5,CA=8,cosA= + ,
则• = - • = -│ │ • │ │ cosA=-8×5× =-32.
取BC的中点D,连接OD,则OD⊥BC,CD=3.
= │ │ • │ │ cos∠OCB=CD×CB=3×6=18.
例4 已知为非零向量,且│ │=2 │ │,若关于x的方程+ │ │x+ •=0有实根,求向量的夹角的取值范围.
.
【解析】据题意,△= -4 •0.
设向量的夹角为,
则-4 │ ││ │cos0.
又│ │=2 │ │≠0,
则4- 8 cos0,得cos≤ ,
小结
1. 向量的数量积是一种向量的乘法运算,它与向量的加法、减法、数乘运算一样,也有相应的物理背景和几何意义,但与向量的线性运算不同的是,数量积的运算结果是实数而不是向量.
2. 数量积的定义││ │cos是计算数量积的一个公式,但不只用于求数量积,它还有其它的一些运算功能,比如求向量的模,夹角等.
3. 在几何背景下求数量积,一般先利用向量的线性运算,使两个向量的起点相同,便于确定其夹角,或利用数量积的几何意义转化为求线段的长.
18
作业
《课时作业》
6.2.3 向量的数量积
第1课时 向量的夹角与数量积定义
$