内容正文:
2.3向量的内积
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
理解向量夹角定义,掌握向量内积(数量积)概念、计算公式、核心性质与三条运算律
能力层面
能借助向量夹角完成内积基础计算,能运用内积公式、运算律求解向量相关例题
核心素养层面
通过物理实例推导向量内积,培养数形结合逻辑推理能力,提升数学运算与数学建模核心素养
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
温故知新
我们已经学习了向量的哪些运算?
向量运算 法则/定义 运算结果
平行四边形法则/三角形法则
三角形法则
模为,方向由符号决定
加法
数乘
减法
向量
向量
向量
教学导入
温故知新
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
教学导入
物理情境——牛耕地
做功
在物理课中,我们学过功的概念:力作用在物体上,物体在这个力的方向产生位移,就说这个力做了功.
牛用的力气越大、耕的地越长,付出的劳作越多,做功越多.
-功
-拉力
-位移
位移
力
-的夹角
教学导入
观察
这种“两个向量与一个角度”的运算,其结果是一个数量,而非向量.这是一种全新的向量运算.
数学上,能否定义一种类似的向量运算?
2
知识讲授
知识讲授
思考
公式推广
如果我们将公式中的力与位移类比推广到两个一般向量,其结果又该如何表述?
的乘积
因为力做功的计算公式中涉及力与位移的夹角,所以我们先要定义向量的夹角概念.
知识讲授
向量夹角
如图所示, 对于非零向量, 作, , 称射线所成的最小正角为向量的夹角, 记作.
知识讲授
探究夹角的特殊情况
显然,当时,同向;
当时,反向;
知识讲授
向量的内积(数量积)
两个向量的模与它们夹角的余弦值之积称为向量的内积(或数量积), 记作, 即
由内积定义可知:
零向量与任一向量的内积为, 即 .
特别规定
向量与的内积也称为的点积.也写作² .
知识讲授
概念解读
核心要点梳理
结果类型
数量积的结果是数量,不是向量
符号规范
记作 (中间的“”不可省略)
决定因素
由和夹角 三者共同决定
不可用“”替代
知识讲授
推导公式
(1)当时,即同向时,
;
;
(3)当时,即反向时,
.
知识讲授
内积的性质
对于两个非零向量,由内积的定义有:
(判断是否垂直)
知识讲授
案例分析
例1
解:
已知, 求 .
知识讲授
案例分析
例2
解:
已知 , 求的值.
知识讲授
案例分析
例3
解:
已知 , 求的值.
知识讲授
内积的运算律
, (数乘结合律)
(分配律)
(交换律)
运算律
⚠ 重要区分:数量积不满足结合律
是一个数量,表示数乘向量;而中也是数量.两者方向不同,结果不相等
知识讲授
案例分析
例4
解:
设 ,问为何值时,向量与向量垂直.
解得
时,向量与向量垂直.
知识讲授
新知速记
1.向量的内积定义
两个向量的模与它们夹角的余弦值之积称为向量的内积(或数量积), 记作, 即 .
夹角记为 ;取值 .
2.内积的性质
; ;
3.内积的运算律
(1)数乘结合律: ;(2)交换律: ;(3)分配律: .
3
学以致用
学以致用
练习
解:
1.已知, 求 .
学以致用
练习
解:
学以致用
练习
解:
3.在等腰直角三角形中,若,求的值
学以致用
练习
解:
4.已知,则:
(1)当时,求的夹角.
(2)当时,求的夹角.
4
课堂练习
课堂练习
练习
1.判断下列说法是否正确.
(1)两向量夹角的范围与直线倾斜角的范围相同; ( )
(2)两个向量的内积仍是一个向量;( )
(3)两向量互相垂直的充要条件是.( )
×
×
√
数量
向量夹角范围,直线倾斜角
课堂练习
练习
解:
2.已知向量的夹角为,求.
课堂练习
练习
解:
课堂练习
练习
解:
4.已知 求:
课堂练习
练习
解:
5.已知,且向量互相垂直,
求的值.
课堂练习
练习
解:
6.已知 , 求的值.
课堂练习
练习
解:
7.已知 , 当为何值时,向量互相垂直?.
5
课堂小结
课堂小结
向量的内积
向量的内积
夹角记为 ;取值 .
向量的性质
;
;
向量的运算律
(1) ;(2) ;
(3) .
的内积, 记作, 即 .
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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