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文檔簡介
此文檔收集于網絡,僅供學習與交流,如有侵權請聯系網站刪除高中數學向量專題學習目標1.理解向量的概念,掌握向量的幾何表示,了解共線向量的概念.掌握向量的加法和減法.掌握實數與向量的積,理解兩個向量共線的充要條件.2.掌握平面兩點間的距離公式,掌握線段的定比分點和中點坐標公式,并能熟練運用,掌握平移公式.掌握平面向量的數量積及其幾何意義,了解用平面向量的數量積可以處理有關長度、角度和垂直的問題,掌握向量垂直的條件.3.了解平面向量的基本原理,理解平面向量的坐標的概念,掌握平面向量的坐標運算.掌握正弦定理、余弦定理,并能初步運用它們解斜三角形.向量是高中數學的新增內容,作為數形結合的有力工具,它的應用極其廣泛,在復數、平幾、解幾、立幾、物理等知識中均有涉及.本章在系統地學習了平面向量的概念及運算的基礎上,突出了向量的工具作用,利用向量的思想方法解決問題是本章特點的一個方面,向量本身具有數與形結合的雙重身份,這為解決問題過程中充分運用數形結合的思想方法創(chuàng)造了條件.通過本章學習,繼續(xù)提高運用所學知識解決實際問題的能力.知識點1.向量的定義既有方向,又有大小的量叫做向量.它一般用有向線段表示. 表示從點A到B的向量(即A為起點,B為終點的向量),也可以用字母a、b、c等表示.(印刷用黑體a、b、c,書寫用、注意:長度、面積、體積、質量等為數量,位移、速度、力等為向量).2.向量的模所謂向量的大小,就是向量的長度(或稱模),記作或者.向量不能比較大小,但向量的??梢员容^大小.3.零向量與單位向量:長度為0的向量稱為零向量,用表示. 向量的方向是不定的,或者說任何方向都是向量的方向,因此向量有兩個特征:一長度為0;二是方向不定.長度為1的向量稱為單位向量.4.平行向量、共線向量方向相同或相反的非零向量稱為平行向量.特別規(guī)定零向量與任一向量都平行.因此,零向量與零向量也可以平行.根據平行向量的定義可知:共線的兩向量也可以稱為平行向量.例如與也是一對平行向量.由于任何一組平行向量都可移到同一直線上,故平行向量也叫做共線向量.例如,若四邊形ABCD是平行四邊形,則向量與是一組共線向量;向量與也是一組共線向量.5.相等向量長度相等且方向相同的向量叫做相等向量,若向量與向量相等,記作=.零向量與零向量相等,任意兩個相等的非零向量都可以用一條有向線段來表示,并且與有向線段的起點無關.重點難點通過本節(jié)學習,應該掌握:(1)理解向量、零向量、單位向量、相等向量的概念;(2)掌握向量的幾何表示,會用字母表示向量;(3)了解平行向量的概念及表示法,了解共線向量的概念.例1 判斷下列各命題是否正確(1)若=,則=(2)若A、B、C、D是不共線的四點,則=是四邊形ABCD是平行四邊形的充要條件.(3)若=,=,則=(4)兩向量、相等的充要條件是(5)=是向量=的必要不充分條件.(6) =的充要條件是A與C重合,B與D重合.解:(1)不正確,兩個向量的長度相等,但它們的方向不一定相同.(2)正確.=,=且.又A、B、C、D是不共線的四點.四邊形ABCD是平行四邊形,反之,若四邊形ABCD是平行四邊形則DC,且與方向相同,因此=.(3)正確.=,的長度相等且方向相同;又=,的長度相等且方向相同.,的長度相等且方向相同,故 =(4)不正確.當,但方向相反,即使=,也不能得到=,故不是=的充要條件.(5)正確.這是因為=,但=,所以=是 =的必要不充分條件.(6)不正確.這是因為=時,應有:=及由A到B與由C到D的方向相同,但不一定要有A與C重合、B與D重合.說明:針對上述結論(1)、(4)、(5),我們應該清醒的認識到,兩非零向、相等的充要條件應是、的方向相同且模相等.針對結論(3),我們應該理解向量相等是可傳遞的.結論(6)不正確,告訴我們平面向量與相等,并不要求它們有相同的起點與終點.當然如果我們將相等的兩向量的起點平移到同一點.則這時它們的終點必重合.例2 如圖所示,ABC中,三邊長AB、BC、AC均不相等,E、F、D是AC,AB,BC的中點.(1)寫出與共線的向量.(2)寫出與的模大小相等的向量.(3)寫出與相等的向量.解:(1)E、F分別是AC,AB的中點EFBC從而,與共線的向量,包括:,.(2)E、F、D分別是AC、AB、BC的中點EF=BC,BD=DC= BC.又AB、BC、AC均不相等從而,與的模大小相等的向量是:、(3)與相等的向量,包括:、.例3 判斷下列命題真假(1)平行向量一定方向相同.(2)共線向量一定相等.(3)起點不同,但方向相同且模相等的幾個向量是相等的向量.(4)不相等的向量,則一定不平行.(5)非零向量的單位向量是.解:(1)假命題,還可以方向相反;(2)假命題,共線向量僅方向相同或相反;大小不一定相等;(3)真命題,因為向量與起點位置無關;(4)假命題,因為若,方向相同,但只要,則.(5)真命題,任一非零向量:的單位向量為.例4 如圖,已知:四邊形ABCD中,N、M分別是AD、BC的中點,又=.求證:=,證明:=AB=DC,且ABDC.從而,四邊形ABCD是平行四邊形.ADBC,AD=BCN、M分別是AD、BC的中點.AN=AD,MC=BC.AN=MC.又ANMC,四邊形AMCN是平行四邊形.于是得:AMNC,AM=NC.又由圖可知:與的方向一致.=【難題巧解點拔】例1 如圖,已知四邊形ABCD是矩形,O是兩對角線AC與BD的交點,設點集M=A,B,C,D,O、向量的集合T=任P,QM,且P、Q不重合,試求集合T的子集個數.分析:要確定向量為元素的集合T有多少個子集,就需搞清楚集合T中有多少個相異的向量.解:以矩形ABCD的四頂點及它的對角線交點O,五點中的任一點為起點,其余四點中的一點為終點的向量共有20個,但是這20個向量不是各不相等的,我們下面將這20個向量一一列舉出來:=、=;=、=;、;、;=、=;=、=.它們中有12個向量是各不相等的.故T是一個12元集.所以T有212個子集.說明:在上述解題過程中,我們一定要根據集合元素的互異性.算出T中的元素個數為12.而不是20.這樣才能得到正確的結果.例2 已知;如圖,點D在ABC的邊BC上,且與B、C不重合,E、F分別在AB、AC上,=.(1)求證:BDEDCF.(2)求當D在什么位置時,四邊形AEDF的面積可以取到最大值?證明:(1)=DFAE,DF=EA.從而,得:四邊形AEDF是平行四邊形DEAF,DE=AF由DEAF可得:BDE=C由DFAE可得:B=FDCBDEDCF(2)設BC=a,AC=b,AB=c,BD=x,則DC=a-x.BDEDCF.=從而,=,設比為k1.=,設比為k2.由BE+DF=c,ED+FC=b.可得:xk1+(a-x)k1=c,k1=.xk2+(a-x)k2=b,k2=.DF=(a-x)DE=x由點F作FTAB,垂足為T由銳角三角函數,FT=AFsinA=xsinASAEDF=DFFT=(a-x)xsinA= (ax-x2)sinA=-(x-)2sinAsinA當且僅當x=時,等號成立.答:D是BC邊的中點時,SAEDF取到最大值.例3 如圖A1,A2,A8是O上的八個等分點,則在以A1,A2A8及圓心O九個點中任意兩點為起點與終點的向量中,模等于半徑的向量有多少個?模等于半徑倍的向量有多少個?分析:(1)由于A1、A2A8是O上的八個等分點,所以八邊形A1A2A8是正八邊形,正八邊形的邊及對角線長均與O的半徑不相等.所以模等于半徑的向量只可能是與 (i=1,2,,8)兩類.(2)O內接正方形的邊長是半徑的倍,所以我們應考慮與圓心O形成90圓心角的兩點為端點的向量個數.解:(1)模等于半徑的向量只有兩類,一類是 (i=1,2,8)共8個;另一類是 (i=1,2,8)也有8個,兩類合計16個.(2)以A1,A2,A8為頂點的O的內接正方形有兩個,一是正方形A1A3A5A7;另一個是正方形A2A4A6A8.在題中所述的向量中,只有這兩個正方形的邊(看成有向線段,每一邊對應兩個向量)的長度為半徑的倍.所以模為半徑倍的向量共有422=16個.說明:(1)在模等于半徑的向量個數的計算中,要計算與 (i=1,2,8)兩類,一般我們易想到 (i=1,2,,8)這8個,而易遺漏 (i=1,2,8)這8個.(2)圓內接正方形的一邊對應了長為的兩個向量.例如邊A1A3對應向量與.因此與(1)一樣,在解題過程中主要要防止漏算.認為滿足條件的向量個數為8是錯誤的.【命題趨勢分析】本節(jié)著重考查對向量的概念的理解,高考中將會以選擇題、填空題形式命題.【典型熱點考題】例1 給出下列3個命題:(1)單位向量都相等;(2)單位向量都共線;(3)共線的單位向量必相等.其中真命題的個數是( )A.0 B.1 C.2 D.3分析:本題考查單位向量和共線向量的概念及它們之間的聯系等基礎知識,增加了考點,加大了難度.因為不同的單位向量有不同的方向,所以(1)和(2)較易判斷是假命題.因為共線的單位向量有可能方向相反,它們不一定相等,所以(3)也是假命題.選A.例2 如圖,四邊形ABCD和ABDE都是平行四邊形.(1)與向量相等的向量有 ;(2)若=3,則向量的模等于 .分析:本題考查用向量的觀點對平面圖形進行初步判斷的能力,是容易題,由條件,可得=且=,所以=.于是E、D、C三點共線,故=+=2=6.答:(1) ,;(2)6例3 下列命題中,正確的是( )A.=B.C. =D.=0=0解:由向量的定義知:向量既有大小,也有方向,由向量具有方向性可排除A、B,零向量、數字0是兩個不同的概念,零向量是不等于數字0的.應排除D,應選C.例4 下列四個命題:若=0,則=0;若=,則=或=-;若與是平行向量,則=;若=,則-=正確命題個數是( )A.1 B.2 C.3 D.4分析:是忽略了0與不同,由于=0=,但不能寫成0;是對兩個向量的模相等與兩個實數相等混淆了,兩個向量的模相等,只能說明它們的長度相同,并不意味它們的方向相同或相反;是對兩個向量平行的意義理解不透,兩個向量平行,只是這兩個向量的方向相同或相反,而它們的模不一定相等;正確,故選A.強化練習:一、選擇題1.下列命題中的假命題是( )A.向量與的長度相等B.兩個相等向量若起點相同,則終點必相同C.只有零向量的模等于0D.共線的單位向量都相等2.如圖,在圓O中,向量,是( )A.有相同起點的向量 B.單位向量C.相等的向量D.模相等的向量 3.如圖,ABC中,DEBC,則其中共線向量有( )A.一組B.二組C.三組D.四組4.若是任一非零向量,是單位向量,下列各式;0;=1;=,其中正確的有( )A.B.C.D.5.四邊形ABCD中,若向量與是共線向量,則四邊形ABCD( )A.是平行四邊形B.是梯形C.是平行四邊形或梯形D.不是平行四邊形,也不是梯形6.把平面上所有單位向量歸結到共同的始點,那么這些向量的終點所構成的圖形是( )A.一條線段B.一個圓面C.圓上的一群弧立點D.一個圓7.若,是兩個不平行的非零向量,并且, ,則向量等于( )A. B. C. D. 不存在8.命題p:與是方向相同的非零向量,命題q: 與是兩平行向量,則命題p是命題q的( )A.充分不必要條件B.必要不充分條件C.充要條件D.既不充分也不必要條件二、判斷題1.向量與是兩平行向量.( )2.若是單位向量,也是單位向量,則=.( )3.長度為1且方向向東的向量是單位向量,長度為1而方向為北偏東30的向量就不是單位向量.( )4.與任一向量都平行的向量為向量.( )5.若=,則A、B、C、D四點構成平行四邊形.( )6.兩向量相等的充要條件是它們的起點相同,終點也相同.( )7.設O是正三角形ABC的中心,則向量的長度是長度的倍.( )8.已知四邊形ABCD是菱形,則=是菱形ABCD為正方形的充要條件.( )9.在坐標平面上,以坐標原點O為起點的單位向量的終點P的軌跡是單位圓.( )10.凡模相等且平行的兩向量均相等.( )三、填空題1.已知,為非零向量,且與不共線,若,則與必定 .2.已知=4,=8,AOB=60,則= .3.如圖,已知O是正六邊形的中心,則在圖中所標出的各向量中,模等于該正六邊形邊長的向量共有 個. 4.如圖所示,四邊形ABCD與ABDE都是平行四邊形,則與向量共線的向量有 ;若=1.5,則= .5.已知四邊形ABCD中,=,且=,則四邊形ABCD的形狀是 .四、解答題1.如圖,在ABC中,已知:向量=,=,求證:=.2.在直角坐標系中,將所有與y軸共線的單位向量的起點移到x軸上,其終點的集合構成什么圖形?【素質優(yōu)化訓練】1.已知、是任意兩個向量,下列條件:=;=;與的方向相反;=或=;與都是單位向量.其中,哪些是向量與共線的充分不必要條件 .2.已知ABCD是等腰梯形,ABDC,下列各式:=;=;=;.正確的式子的序號是 .3.不相等的向量和,有可能是平行向量嗎?若不可能,請說明理由;若有可能,請把各種可能的情形一一列出.4.下列各組量是不是向量?如果是向量,說明這些向量之間有什么關系?(1)兩個三角形的面積S1,S2;(2)桌面上兩個物體各自受到的重力F1,F2;(3)某人向河對岸游泳的速度v1與水流的速度v2;
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