内容正文:
2.2.3向量的数乘运算
高教版(第三版)·拓展模块
第二单元 平面向量
学习目标
知识层面
理解向量数乘运算的定义,掌握其几何意义与运算律,理解共线向量定理
能力层面
能准确运用运算律进行向量的数乘运算,能运用共线向量定理判断两向量共线关系
核心素养层面
通过数乘运算的探究与应用,培养逻辑推理与数学运算的能力
教学流程
教学导入
知识讲授
学以致用
课堂练习
课堂小结
1
教学导入
教学导入
复习回顾
对比项 向量加法 向量减法
定义 两个向量和的运算 两个向量差的运算
法则 三角形法则/平行四边形法则 三角形法则(共起点)
几何意义 首尾相接,从首指向尾 共起点,指向被减向量
关键操作 两向量首尾相接 两向量平移至同一始点
结果方向 从第一个向量起点指向第二个向量终点 从减向量终点指向被减向量终点
教学导入
“亚洲闪电”刘翔破纪录
年雅典奥运会,刘翔以秒的成绩打破了奥运会纪录,平了世界纪录,夺得了金牌,创造了中国人在男子米栏项目上的神话.
教学导入
情境:跨栏跑
教学导入
情境:跨栏跑
男子跨栏,从第栏到第栏,每相邻两栏之间间隔记第栏到第栏的位移为,第1栏到第栏的位移为,…,从第栏到第栏的位移为,如图所示.
试问,位移 ,具有怎样的关系?
教学导入
情境:跨栏跑
容易看出,位移的方向相同,它们的模满足.
因此,位移是位移与位移的和,即.
沿用运算习惯,记为.
类似地,可以得到,…, .
教学导入
类比
实数的运算:
实数除了加法、减法运算,还有乘法运算,而乘法运算是由于倍数问题而产生的
向量有没有倍数问题,能否定义乘法运算呢
2
知识讲授
知识讲授
探究
作出和,指出相加后,和的长度与方向有什么变化?
长度:变为原来的倍
方向:与原向量相同
长度:变为原来的倍
方向:与原向量相反
知识讲授
数与向量的乘法运算
一般地,实数与向量的乘积仍是一个向量,记作的模为.
模
方向
当时,的方向与的方向相同;
当时,的方向与的方向相反;
当时,因为,所以其方向是任意的.
知识讲授
数与向量的乘法运算
求一个实数与向量的乘法运算称为数与向量的乘法运算, 简称数乘运算.
实数
向量
新的向量
知识讲授
探究
观察图片,分析向量相对于的位置变化.
同向
的取值 方向的变化 模的变化
反向
伸长倍
同向
不变
反向
同向
不变
知识讲授
向量数乘运算的几何意义
当时,向量可以看作由向量伸长或缩短倍得到;
当时,向量可以看作由向量伸长或缩短倍得到.
这是向量数乘运算的几何意义.
特别地:
当时,;
当时,
知识讲授
向量数乘的运算律
设为实数,为任意向量
运算律 数学表达式
结合律
分配律1
分配律2
重要推论:
;
知识讲授
向量的线性运算
向量的加、减、数乘运算统称为向量的线性运算.向量线性运算的结果仍是向量.
对于任意向量,以及任意实数,恒有=_____________.
若向量, 则称向量可以用向量,向量 线性表示
知识讲授
向量共线定理
向量λ与向量平行.反之, 若有一个向量与向量平行, 则向量与的关系如下:
因此, 当时, ⇔存在实数, 使得.
当时,;
知识讲授
新知速记
1.数与向量的乘法运算
一般地,实数与向量的乘积仍是一个向量,记作 .
的模为 .
当时,的方向与的方向 ;当 时,的方向与的方向相反;当时,因为,所以其方向是 的.
2.向量数乘运算的几何意义
当时,向量可以看作由向量 得到;
当时,向量可以看作由向量 得到.
相同
伸长或缩短倍
伸长或缩短倍
任意
知识讲授
新知速记
结合律
分配律1
分配律2
3.向量数乘的运算律
设为实数,为任意向量
4.向量共线定理
若有一个向量与向量平行, 则
当时, ⇔ .
存在实数, 使得
知识讲授
案例分析
例1
解:
计算.
原式 ;
原式;
原式
知识讲授
案例分析
例2
解:
计算
.
知识讲授
案例分析
例3
解:
在▱中,为两对角线的交点.如图,,
试用表示向量
因为,而为的中点
知识讲授
案例分析
例4
解:
分析:向量(≠0)与共线存在实数 ,使 .
因为,所以
因此.
3
学以致用
学以致用
练习
解:
1.计算下列向量表达式:
;
;
.
学以致用
练习
解:
2.如果向量和向量不平行,那么与都不平行的向量是( )
根据平行向量的基本定理判断选项即可.
根据平行向量基本定理可知,向量与向量平行,向量与向量平行,
与都不平行的向量是.
学以致用
练习
解:
3.点在直线上,且,则等于( )
根据数乘向量的定义求解.
如图,点在直线上,且,即同向且,
所以同向且,故.
4
课堂练习
课堂练习
练习
解:
1.计算.
课堂练习
练习
解:
1.计算.
课堂练习
练习
解:
2.计算
课堂练习
练习
解:
3.根据已知条件,试用向量表示向量
课堂练习
练习
解:
4.如图所示, 向量
课堂练习
练习
解:
5.如图,的两条对角线相交于点,且,用
表示, , 和.
由平行四边形的两条对角线互相平分,得
课堂练习
练习
解:
5.如图,的两条对角线相交于点,且,用
表示, , 和.
课堂练习
练习
解:
6.化简
.
.
5
课堂小结
课堂小结
向量的数乘
记作
模长
方向
,相同
,相反
,任意
几何意义
伸长或缩短
运算律
向量共线定理
当时, ⇔存在实数, 使得
课后作业
书面作业
完成《学习指导与练习》相关习题.
查漏补缺
根据个人情况对课堂学习进行复习与回顾.
拓展作业
预习下一节内容,阅读教材扩展延伸内容.
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