人教A版 (2019)必修 第二册6.1 平面向量的概念导学案及答案
展开[目标] 1.记住向量、相等向量的概念,会向量的几何表示;2.记住共线向量的概念,并能找共线向量.
[重点] 理解并掌握向量、向量的模、零向量、单位向量、平行向量的概念,会表示向量.
[难点] 向量的概念,平行向量.
要点整合夯基础
知识点一 向量的概念和表示方法
[填一填]
1.向量:在数学中,我们把既有大小又有方向的量叫做向量.
2.向量的表示
(1)表示工具——有向线段.
有向线段包含三个要素:起点,方向,长度.
(2)表示方法:
向量可以用有向线段eq \(AB,\s\up15(→))表示,向量eq \(AB,\s\up15(→))的大小称为向量eq \(AB,\s\up15(→))的长度(或称模),记作|eq \(AB,\s\up15(→))|.向量可以用字母a,b,c,…表示,也可以用有向线段的起点和终点字母表示,如:eq \(AB,\s\up15(→)),eq \(CD,\s\up15(→)).
[答一答]
1.有向线段就是向量,向量就是有向线段吗?
提示:有向线段只是一个几何图形,是向量的直观表示.因此,有向线段与向量是完全不同的两个概念.
2.两个向量可以比较大小吗?
提示:不能.因为向量既有大小,又有方向.
知识点二 向量的长度(或称模)与特殊向量
[填一填]
1.向量的长度定义:向量的大小.
2.向量的长度表示:向量eq \(AB,\s\up15(→))的长度记作:|eq \(AB,\s\up15(→))|;向量a的长度记作:|a|.
3.特殊向量
长度为0的向量叫做零向量,记作0.长度等于1个单位长度的向量,叫做单位向量.
[答一答]
3.零向量的方向是什么?两个单位向量的方向相同吗?
提示:零向量的方向是任意的.两个单位向量的方向不一定相同.
知识点三 相等向量与共线向量
[填一填]
1.长度相等且方向相同的向量叫做相等向量.向量a与b相等,记作a=b.
2.方向相同或相反的非零向量叫做平行向量,如果向量a,b平行,记作a∥b.任一组平行向量都可以平移到同一条直线上,因此,平行向量也叫做共线向量.
3.规定:零向量与任一向量平行,即对于任意向量a,都有0∥a.
[答一答]
4.零向量与任意向量有什么关系?
提示:规定零向量与任意向量是共线向量.
5.向量平行与直线平行是一样的吗?
提示:两种平行不同.
典例讲练破题型
类型一 向量的有关概念
[例1] 判断下列命题是否正确,并说明理由.
(1)若向量a与b同向,且|a|>|b|,则a>b;
(2)若|a|=|b|,则a与b的长度相等且方向相同或相反;
(3)由于0方向不确定,故0不能与任意向量平行;
(4)向量a与向量b平行,则向量a与b方向相同或相反;
(5)起点不同,但方向相同且模相等的向量是相等向量.
[分析] 解答本题可从向量的定义、向量的模、相等向量、平行向量等概念入手,逐一判断真假.
[解] (1)不正确.因为向量由两个因素来确定,即大小和方向,所以两个向量不能比较大小.
(2)不正确.由|a|=|b|只能判断两向量长度相等,不能确定它们方向的关系.
(3)不正确.依据规定:0与任意向量平行.
(4)不正确.因为向量a与向量b若有一个是零向量,则其方向不定.
(5)正确.对于一个向量只要不改变其大小与方向,是可以任意移动的.
1判断一个量是否为向量,应从两个方面入手:①是否有大小,②是否有方向.
2注意两个特殊向量:零向量和单位向量.
3注意平行向量与共线向量的含义.
[变式训练1] (1)下列物理量中不是向量的有( A )
①质量;②速度;③力;④加速度;⑤路程;⑥密度;⑦功;⑧电流强度.
A.5个 B.4个 C.3个 D.2个
(2)在下列命题中,真命题为( B )
A.两个有共同起点的单位向量,其终点必相同
B.向量eq \(AB,\s\up15(→))与向量eq \(BA,\s\up15(→))的长度相等
C.向量就是有向线段
D.零向量是没有方向的
解析:(1)看一个量是否为向量,就要看它是否具备向量的两个要素:大小和方向,特别是方向的要求,对各量从物理本身的意义作出判断,②③④既有大小也有方向,是向量,①⑤⑥⑦⑧只有大小没有方向,不是向量.
(2)由于单位向量的方向不一定相同,故其终点不一定相同,故A错误;任何向量都有方向,零向量的方向是任意的,并非没有方向,故D错误;有向线段是向量的形象表示,但并非说向量就是有向线段,故C错误,故选B.
类型二 向量的几何表示
[例2] 已知飞机从A地按北偏东30°方向飞行2 000 km到达B地,再从B地按南偏东30°方向飞行2 000 km到达C地,再从C地按西南方向飞行1 000eq \r(2) km到达D地.画图表示向量eq \(AB,\s\up15(→)),eq \(BC,\s\up15(→)),eq \(CD,\s\up15(→)),并指出向量eq \(AD,\s\up15(→))的模和方向.
[分析] 以A为原点建立直角坐标系,根据已知条件确定B、C、D三点的位置,再画上箭头就可得到向量eq \(AB,\s\up15(→))、eq \(BC,\s\up15(→))、eq \(CD,\s\up15(→)),通过D点位置就可确定向量eq \(AD,\s\up15(→))的模和方向.
[解] 以A为原点,正东方向为x轴正方向,正北方向为y轴正方向建立直角坐标系.
据题设,B点在第一象限,C点在x轴正半轴上,D点在第四象限,向量eq \(AB,\s\up15(→)),eq \(BC,\s\up15(→)),eq \(CD,\s\up15(→))如下图所示.
由已知可得,△ABC为正三角形,
∴AC=2 000 km,又∠ACD=45°,CD=1 000eq \r(2) km,
∴△ADC为等腰直角三角形,
∴AD=1 000eq \r(2) km,∠CAD=45°.
故向量eq \(AD,\s\up15(→))的模为1 000eq \r(2),方向为东南方向.
1用向量表示的几何问题,要研究其图形的几何特性,然后作出解答.
2作向量时,关键是找出向量的起点和终点,如果已知起点,先确定向量的方向,然后根据向量的长度找出终点.
[变式训练2] 在如图的方格纸中,画出下列向量.
(1)|eq \(OA,\s\up15(→))|=3,点A在点O的正西方向;
(2)|eq \(OB,\s\up15(→))|=3eq \r(2),点B在点O北偏西45°方向;
(3)求出|eq \(AB,\s\up15(→))|的值.
解:取每个方格的单位长为1,
依题意,结合向量的表示可知,(1)(2)的向量如图所示.
(3)由图知,△AOB是等腰直角三角形,
所以|eq \(AB,\s\up15(→))|=eq \r(\(\s\up7( ),\s\d5(|\(OB,\s\up15(→))|2-|\(OA,\s\up15(→))|2)))=3.
类型三 相等向量和共线向量
[例3] 在平行四边形ABCD中,E、F分别为边AD、BC的中点,如图.
(1)写出与向量eq \(FC,\s\up15(→))共线的向量.
(2)求证:eq \(BE,\s\up15(→))=eq \(FD,\s\up15(→)).
[分析] (1)与eq \(FC,\s\up15(→))共线的向量需具备什么条件?(与eq \(FC,\s\up15(→))的方向相同或相反)
(2)eq \(BE,\s\up15(→))=eq \(FD,\s\up15(→))必须具备什么条件?(①|eq \(BE,\s\up15(→))|=|eq \(FD,\s\up15(→))|,②二者方向相同)
[解] (1)由满足共线向量的条件得与向量eq \(FC,\s\up15(→))共线的向量有:eq \(CF,\s\up15(→)),eq \(BC,\s\up15(→)),eq \(CB,\s\up15(→)),eq \(BF,\s\up15(→)),eq \(FB,\s\up15(→)),eq \(ED,\s\up15(→)),eq \(DE,\s\up15(→)),eq \(AE,\s\up15(→)),eq \(EA,\s\up15(→)),eq \(AD,\s\up15(→)),eq \(DA,\s\up15(→)).
(2)证明:在▱ABCD中,AD綉BC.
又E、F分别为AD、BC的中点,∴ED綉BF,
∴四边形BFDE是平行四边形,
∴BE綉FD,∴eq \(BE,\s\up15(→))=eq \(FD,\s\up15(→)).
1共线向量和相等向量有何关系?,共线向量不一定是相等向量,而相等向量一定是共线向量.
2如何利用向量相等或共线证明线段相等、平行问题?
①证明线段相等,只要证明相应的向量长度模相等.②证明线段平行,先证明相应的向量共线,再说明线段不共线.
[变式训练3] 如图,在菱形ABCD中,∠DAB=120°,则以下说法错误的是( D )
A.与eq \(AB,\s\up15(→))相等的向量只有一个(不含eq \(AB,\s\up15(→)))
B.与eq \(AB,\s\up15(→))的模相等的向量有9个(不含eq \(AB,\s\up15(→)))
C.eq \(BD,\s\up15(→))的模恰为eq \(DA,\s\up15(→))的模的eq \r(3)倍
D.eq \(CB,\s\up15(→))与eq \(DA,\s\up15(→))不共线
解析:与eq \(AB,\s\up15(→))相等的向量只有eq \(DC,\s\up15(→));在菱形ABCD中,AC=AB=BC=CD=DA,每一条线段可得方向相反的两个向量,它们的模都相等,故有5×2-1=9(个);计算得DO=eq \f(\r(3),2)DA,所以BD=eq \r(3)DA,即|eq \(BD,\s\up15(→))|=eq \r(3)|eq \(DA,\s\up15(→))|;由AD∥BC知eq \(CB,\s\up15(→))与eq \(DA,\s\up15(→))共线,故D错误. 课堂达标练经典
1.下列命题正确的是( C )
A.向量eq \(AB,\s\up15(→))与eq \(BA,\s\up15(→))是相等向量
B.共线的单位向量是相等向量
C.零向量与任意向量共线
D.两平行向量所在直线平行
2.下面几个命题:
(1)若a=b,则|a|=|b|;
(2)若|a|=0,则a=0;
(3)若|a|=|b|,则a=b;
(4)若向量a,b满足eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(|a|=|b|,,a∥b,))则a=b.
其中正确命题的个数是( B )
A.0 B.1
C.2 D.3
3.设O是等边三角形ABC的外心,则向量eq \(OA,\s\up15(→)),eq \(OB,\s\up15(→)),eq \(CO,\s\up15(→))是( D )
A.相同起点的向量
B.平行向量
C.相等向量
D.模相等的向量
解析:如图,易知A、B、C均错误;由题意得点O到△ABC的三个顶点的距离相等,∴|eq \(OA,\s\up15(→))|=|eq \(OB,\s\up15(→))|=|eq \(CO,\s\up15(→))|,故选D.
4.如图所示,已知正方形ABCD的边长为2,O为其中心,则|eq \(OA,\s\up15(→))|=eq \r(2).
5.如图所示,点O为正方形ABCD对角线的交点,四边形OAED、OCFB都是正方形.在图中所示的向量中:
(1)分别写出与eq \(AO,\s\up15(→))、eq \(BO,\s\up15(→))相等的向量;
(2)写出与eq \(AO,\s\up15(→))共线的向量;
(3)写出与eq \(AO,\s\up15(→))的模相等的向量;
(4)向量eq \(AO,\s\up15(→))与eq \(CO,\s\up15(→))是否相等?
解:(1)eq \(AO,\s\up15(→))=eq \(BF,\s\up15(→)),eq \(BO,\s\up15(→))=eq \(AE,\s\up15(→));
(2)与eq \(AO,\s\up15(→))共线的向量为:eq \(BF,\s\up15(→)),eq \(CO,\s\up15(→)),eq \(DE,\s\up15(→));
(3)因为|eq \(AO,\s\up15(→))|=|eq \(CO,\s\up15(→))|=|eq \(DO,\s\up15(→))|=|eq \(BO,\s\up15(→))|=|eq \(BF,\s\up15(→))|=|eq \(CF,\s\up15(→))|=|eq \(AE,\s\up15(→))|=|eq \(DE,\s\up15(→))|,故与eq \(AO,\s\up15(→))的模相等的向量为eq \(CO,\s\up15(→)),eq \(DO,\s\up15(→)),eq \(BO,\s\up15(→)),eq \(BF,\s\up15(→)),eq \(CF,\s\up15(→)),eq \(AE,\s\up15(→)),eq \(DE,\s\up15(→));
(4)不相等.
——本课须掌握的三大问题
1.向量是既有大小又有方向的量,从其定义看出向量既有代数特征又有几何特征,因此借助于向量,我们可以将某些代数问题转化为几何问题,又可以将几何问题转化为代数问题,故向量能起数形结合的桥梁作用.
2.共线向量与平行向量是一组等价的概念.两个共线向量不一定要在一条直线上.当然,同一直线上的向量也是平行向量.
3.注意两个特殊向量——零向量和单位向量,零向量与任何向量都平行,单位向量有无穷多个,起点相同的所有单位向量的终点在平面内形成一个单位圆.
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向量在平面几何中的应用
开讲啦 利用向量可以证明线段相等、多点共线,判断图形的形状(如平行四边形、等腰三角形等),将平面几何与
向量结合在一起,可以使问题更加直观、明了.
[典例] 如图所示,已知在四边形ABCD中,M,N分别是BC,AD的中点,且eq \(AB,\s\up15(→))=eq \(DC,\s\up15(→)),求证:四边形AMCN是平行四边形.
[证明] ∵eq \(AB,\s\up15(→))=eq \(DC,\s\up15(→)),
∴|eq \(AB,\s\up15(→))|=|eq \(DC,\s\up15(→))|,且AB∥DC,
∴四边形ABCD为平行四边形.∴eq \(AD,\s\up15(→))=eq \(BC,\s\up15(→)).
∵M,N分别是BC,AD的中点,
∴|eq \(AN,\s\up15(→))|=eq \f(1,2)|eq \(AD,\s\up15(→))|,|eq \(MC,\s\up15(→))|=eq \f(1,2)|eq \(BC,\s\up15(→))|,
∴|eq \(AN,\s\up15(→))|=|eq \(MC,\s\up15(→))|.
又∵eq \(AN,\s\up15(→))∥eq \(MC,\s\up15(→)).
∴四边形AMCN是平行四边形.
[名师点评] 若eq \(AB,\s\up15(→))=eq \(DC,\s\up15(→)),且点A,B,C,D不共线,则四边形ABCD为平行四边形,利用这一重要结论,可以解决与平行、相等有关的平面几何问题.
[针对训练] 等腰三角形ABC中,E,F分别是腰AB,AC靠近顶点A的三等分点,若|eq \(BC,\s\up15(→))|=6,则|eq \(EF,\s\up15(→))|=2.
解析:由平面几何中相似三角形的知识可得出|eq \(EF,\s\up15(→))|=eq \f(1,3)|eq \(BC,\s\up15(→))|=2.
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