内容正文:
6.3 平面向量基本定理及坐标表示
第六章 平面向量及其应用
6.3.1 平面向量基本定理
复习引入
1.向量加法有哪两种几何运算法则?
2.向量共线定理是什么?
3.数乘运算λ (λ∈R)的基本含义是什么?
4.在物理中,力可以分解,也可以合成,任何一个大小不为零的力,通过作平行四边形,都可以分解成两个不同方向的分力之和.由此受到启发,结合向量共线定理,我们如何将向量分解为两个向量,使向量是这两个向量的和呢?
1. 向量加法有哪两种几何运算法则?
三角形法则
平行四边形法则
在平面内任取一点A,作,,
在平面内任取一点O,作,,
规定:=.
+
+
A
B
C
O
A
B
C
则向量+
以OA,OB为邻边作平行四边形OACB,
则向量.
2.向量共线定理是什么?
向量( ≠ )与共线的充要条件是:存在唯一一个实数,使得=
3. 数乘运算λ (λ∈R)的基本含义是什么?
实数λ与向量的乘积是一个向量,记作λ .
(1) = .
(2)①当 >0时, 与方向相同;
数乘运算的基本含义
②当 <0时, 与方向相反;
③当 0时, =
4.在物理中,力可以分解,也可以合成,任何一个大小不为零的力,通过作平行四边形,都可以分解成两个不同方向的分力之和.由此受到启发,结合向量共线定理,我们如何将向量分解为两个向量,使向量是这两个向量的和呢?
以为对角线,分别作与, 平行的直线,构成平行四边形,得到的两个邻边就是在, 上的分向量.
【问题】设向量, 是同一平面内不共线的向量, 是这一平面内与, 都不共线的向量,根据平行四边形法则,将向量按, 的方向分解,你有什么发现?
向量可以表示为, 的线性组合,即,其中λ1 λ2 唯一确定的实数.
教材导学
阅读教材:
1. 平面向量基本定理是什么?
2. 当与共线, 与共线, = 时,λ₁,λ₂如何取值?
3. 基底的含义?
1. 平面向量基本定理是什么?
平面向量基本定理
如果 , 是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量 ,有且只有一对实数λ₁, λ₂,使:
= λ₁ + λ₂ .
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2.当与共线, 与共线, = 时,λ₁,λ₂如何取值?
①当与 共线 ⇒λ₂ = 0;
②当与 共线 ⇒λ₁ = 0;
③当= ⇒λ₁ = 0, λ₂ = 0.
= λ₁ + λ₂ .
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3.基底的含义?
若, 不共线,我们把 ,叫做表示平面内所有向量的一个基底.
基底确定,实数对唯一; 基底改变,同一向量对应的实数对也会改变 ;实数对改变,向量随之改变.
注意基底不共线,非零,不唯一的特点.
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拓展探究
设向量 不共线,向量 = x +y .
(1)基底系数x,y的几何意义是什么?
(2)基底系数和x+y的几何意义是什么?
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设向量,不共线,向量 = x +y .
(1)基底系数x,y的几何意义是什么?
使四边形OMCN是平行四边形,
又.
|x| = ,|y| .
A
O
C
N
M
B
分别在直线,上取点M、N,
则向量 = +.
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A
B
C
①设直线OC与AB相交于点D, = λ ,
则向量 = = + .
由A、B、D共线可得: + = 1,即x+y = λ.
当向量OC与向量OD同向时,x+y = ;
当向量OC与向量OD反向时,x+y = - .
O
A
B
C
O
D
设向量 不共线,向量 = x +y .
(2)基底系数和x+y的几何意义是什么?
②直线OC与AB平行,则k,使得=k =k(- )
=-k,已知, = x +y . x=-k,y=k,则x+y=0.
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例1 (多选)若, 是平面α内两个不共线的向量,则下列说法不正确的是( ).
A. λ+μ(λ,μ∈R)可以表示平面α内的所有向量
B.对于平面α中的任一向量,使= λ+μ的实数λ,μ有无数多对
C.若λ₁,μ₁,λ₂,μ₂均为实数,且向量λ₁ +μ₁与λ₂ +μ₂ 共线,则有且只有一个实数λ,使λ₁ +μ₁=λ(λ₂ +μ₂ )
D.若存在实数λ,μ,使λ+μ= ,则λ=μ=0
巩固应用
【解】由平面向量基本定理可知A,D说法正确,B说法不正确.
对于C,当λ₁=λ₂=μ₁=μ₂=0时,这样的λ有无数个,故C说法不正确.
BC
例2 已知= - +3,= 4+,=-3+1,若用
, 表示,则= .
-
【解】设= λ+μ(λ,μ∈R),
则- +3=λ(4+2)+μ(-3+12)=(4λ-3μ) +(2λ+12μ) ,
故(4λ-3μ+1) +(2λ+12μ-3) =0,
∴4λ-3μ+1=0,且2λ+12μ-3=0,
解得λ=- ,μ=,
故=- + .
例3 如图,在平行四边形ABCD中,F是BC的中点, = -2 ,若= x + y ,则x+y=( ).
A.1 B.6 C. D.
【解】∵ = -2 ,∴ = ,
在平行四边形ABCD中,F为BC的中点,
∴ = + = + = .
又 = x + y ,
∴x = ,y=- ,则x+y= - = .故选C.
C
A
B
C
D
E
F
例4 如图所示,在△ABC中,点M是AB的中点,且 = ,BN与CM相交于点E,设= , = ,则=( ).
A. + B. + C. + D. +
【解】由题意得向量 = = = , = = ,
由N,E,B三点共线可知,存在实数m,
满足 = m+ (1-m) = m + (1-m) .
由C,E,M三点共线可知,存在实数n,
满足 = n + (1-n) = n + (1-n) .
m + (1-m) = n + (1-n) ,
, 为基底, 1-m = n, m = 1-n,解得m= , n= ,
向量 = + ,故选A.
E
A
B
C
N
M
A
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小结
1.平面内任何两个不共线的向量都可以作为一个基底,用几何法将一个向量用基底表示时,应结合向量的线性运算.
2.平面向量基本定理是建立在向量的加法和数乘运算基础之上的,其物理背景是力的分解.
3.基底表示向量的常用方法:
①线性运算法:利用向量的加减、数乘运算,将目标向量转化为基底的线性组合.
②待定系数法:设=x + y 再通过向量相等的条件(坐标对应相等或几何关系)列方程求解x,y.
③几何法:通过作平行线,将目标向量分解为两个基底方向上的分向量,再结合几何关系确定系数.
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作业
《课时作业》
6.3.1 平面向量基本定理
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