内容正文:
人教B版(2019)必修第二册
6.2.1 平面向量基本定理
第六章 平面向量初步
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学习目标
掌握共线向量基本定理,并会简单应用,体现数学抽象能力(重点)
理解平面向量基本定理,会用基底表示平面内任一向量,体现逻辑推理能力(重难点)
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新课导入
通过前面的学习,我们知道可用结论“当存在实数λ ,使得 b=λa 时,b∥a”判断两向量平行.
那么,这个结论反过来是否成立呢?
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例1:如图所示,判断向量b,c,d,e,是否可以写成数与向量a 相乘. 如果可以,写出表达式;如果不可以,说明理由.
a
b
c
d
e
因为b与a的方向相同,而且|b|=2|a|,所以b=2a;
因为c与a的方向相同,而且|c|= |a|,所以c= a;
因为d与a的方向相反,而且|d|= |a|,所以d=- a;
因为e与a不平行,所以e不能写成数与向量a相乘.
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共线向量基本定理
如果a≠0且b∥a,则存在唯一的实数λ,使得b=λa .
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共线向量基本定理的说明:
在共线向量基本定理中:
(1)b=λa时,通常称为b能用a表示.
(2) 其中的“唯一”指的是,如果还有b=μa,则有λ=μ. 这是因为:由λa=μa可知(λ-μ)a=0,如果λ-μ≠0,则a=0,与已知矛盾,所以λ-μ=0,即λ=μ.
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三个点 A,B,C 共线的充要条件
由共线向量基本定理可知,如果A,B,C是三点不同的点,则它们共线的充要条件是:存在实数λ,使得
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尝试与发现:如果a=0且b∥a,什么时候存在实数 λ,使得b=λa?这样的λ 有多少个?什么时候不存在这样的实数λ?
如果a=0,则一定有b与a共线(零向量与任意向量共线),此时b有两种情况:
1.b=0,此时b=λa 中的λ有无数个;
2.b≠0,此时不存在λ使得b=λa 成立. 这两种情况违背λ “存在且唯一”的特点.
由共线向量基本定理还能得到一个重要的结论:
若两个向量a, b不共线,而λa=μb,则说明λ=μ=0.
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共线向量基本定理的实质是,所有共线的向量中,只要指定一个非零向量,则其他向量都可以用这个向量表示出来. 那么,这个结论是否可以推广到所有共面的向量呢?
a
b
A
B
C
D
如图所示,在平行四边形ABCD中,
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尝试与发现:如图所示,已知a,b,c,d,e,f 的始点相同,你能分别将 c,d,e,f 写成向量a,b的线性运算吗?
a
b
c
d
e
f
不难看出,c=a+b,d=5a-2b,e=-2a-2b,f=-3a.
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平面向量基本定理
如果平面内两个向量a与b不共线,则对该平面内任意一个向量c,存在唯一的实数对(x,y),使得
c=xa+yb.
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共线向量基本定理与平面向量基本定理的辨析:
共线向量基本定理 平面向量基本定理
条件 给定一个非零向量a 给定两个不共线的向量a,b
结论 对任意与共线的向量b,有且只有一个实数λ,使得b=λa. 对该平面内任意一个向量c,存在唯一的实数对(x,y),使得c=xa+yb.
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思考一下:上述实数对(x,y)如何找到?
如图所示,将向量a,b 的始点平移到一起,假设
b
a
c
c
b
a
将向量c的始点也平移到O 点,以OA,OB所在的直线为相邻的边,以OC为对角线作平行四边形ODCE.因为a与b不共线,所以a≠0且b≠0.
c=xa+yb.
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例2:如图所示,用e1与e2表示a,b,c,d,f.
a
d
b
f
c
e1
e2
由图不难看出
a=2e1+e2,b=e1- e2,c=- e1-2e2,
d=- e1+ e2,f=- e1.
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思考一下:根据平面向量基本定理,当a与b共线时,你可以得到什么结论?
平面向量基本定理中,当a与b不共线时,“唯一的实数对”指的是c用a与b 表示时,表达式唯一,即如果
c=xa+yb=ua+vb,
那么x=u 且y=v.
这是因为由xa+yb=ua+vb 可知 (x-u)a=(v-y)b,如果x-u≠0,则
从而可知a与b共线,与已知矛盾,因此x-u=0 即x=u.同理可得y=v .
特别地,当a与b不共线时,因为0=0a+0b,所以对于xa+yb 来说,当x≠0 或 y≠0时,必定有xa+yb≠0.也就是说,当a与b不共线时,xa+yb≠0的充要条件是 x与y中至少有一个不为0.
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线性运算的向量表示
平面向量基本定理是说,在给定的平面内,当向量a与b不共线时,任意一个向量c,都可以写成a与b的线性运算(简称为用a与b表示向量c),而且表达式唯一.
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基底的概念
平面内不共线的两个向量a与b组成该平面上向量的一组基底,记为{a,b},此时如果c=xa+yb,则称xa+yb为c在基底{a,b}下的分解式.
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例3:已知a与b不共线,而且a-xb与3a+2b共线,求x的值.
因为a与b不共线,所以3a+2b≠0,因此由已知可得存在实数t,使得
a-xb=t(3a+2b),
即a-xb=3ta+2tb,从而
解得
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例4:如图所示,已知平面上点O是直线l外一点,A,B是直线l上给定的两点. 求证:平面内任意一点P在直线l上的充要条件是,存在实数t,使得
A
B
l
P
O
先证必要性:
设点P在直线l上,则由共线向量基本定理知,存在实数t,使
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例4:如图所示,已知平面上点O是直线l外一点,A,B是直线l上给定的两点. 求证:平面内任意一点P在直线l上的充要条件是,存在实数t,使得
再证充分性:
A
B
l
P
O
因此 P,A,B 三点共线,即 P 在直线l上.
结论:如果令t= ,则可得点P为线段AB的中点的充要条件为
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新课学习
O
A
B
C
D
E
F
a
b
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新课学习
O
A
B
C
D
E
F
a
b
因为 △DEF∽△BEA,而且
从而 DE= AB,于是
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课堂练习
A
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课堂练习
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课堂练习
A
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课堂练习
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课堂练习
C
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课堂练习
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课堂练习
D
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课堂练习
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课堂练习
A
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课堂练习
32
课堂练习
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课堂总结
1.共线向量基本定理
2.三点共线的充要条件
3.平面向量基本定理
4.线性运算的向量表示
5.基底的概念
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谢
谢
观
看
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