? 6.2.3向量的數(shù)乘運(yùn)算及其幾何意義
導(dǎo)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解向量數(shù)乘的概念,并理解這種運(yùn)算的幾何意義.
2.理解并掌握向量數(shù)乘的運(yùn)算律,會運(yùn)用向量數(shù)乘運(yùn)算律進(jìn)行向量運(yùn)算
3.理解并掌握兩向量共線的性質(zhì)及其判定方法,并能熟練地運(yùn)用這些知識處理有關(guān)共線向量問題
【自主學(xué)習(xí)】
知識點1 向量數(shù)乘運(yùn)算
實數(shù)λ與向量a的積是一個向量,這種運(yùn)算叫做向量的數(shù)乘,記作λa,
其長度與方向規(guī)定如下:21·世紀(jì)*
(1)|λa|=|λ||a|.
(2)λa(a≠0)的方向
特別地,當(dāng)λ=0或a=0時,0a=0或λ0=0.

知識點2 向量數(shù)乘的運(yùn)算律
(1)λ(μa)=(λμ)a.
(2)(λ+μ)a=λa+μa.
(3)λ(a+b)=λa+λb.
特別地,有(-λ)a=-(λa)=λ(-a);
λ(a-b)=λa-λb.

知識點3 共線向量定理
向量a (a≠0)與b共線,當(dāng)且僅當(dāng)有唯一一個實數(shù)λ,使b=λa.

知識點4 向量的線性運(yùn)算
向量的加、減、數(shù)乘運(yùn)算統(tǒng)稱為向量的線性運(yùn)算,對于任意向量a、b,
以及任意實數(shù)λ、μ1、μ2,恒有:λ(μ1a±μ2b)=λμ1a±λμ2b.

【合作探究】
探究一 向量的數(shù)乘運(yùn)算
【例1】計算:
(1)(-3)×4a;
(2)3(a+b)-2(a-b)-a;
(3)(2a+3b-c)-(3a-2b+c).
解 (1)原式=(-3×4)a=-12a;
(2)原式=3a+3b-2a+2b-a=5b;
(3)原式=2a+3b-c-3a+2b-c=-a+5b-2c.
歸納總結(jié):向量的線性運(yùn)算類似于代數(shù)多項式的運(yùn)算,主要是“合并同類項”、“提取公因式”,但這里的“同類項”、“公因式”指向量,實數(shù)看作是向量的系數(shù).
【練習(xí)1】跟蹤訓(xùn)練1 計算:
(1)6(3a-2b)+9(-2a+b);
(2)6(a-b+c)-4(a-2b+c)-2(-2a+c).
解 (1)原式=18a-12b-18a+9b=-3b.
(2)原式=6a-6b+6c-4a+8b-4c+4a-2c
=(6a-4a+4a)+(8b-6b)+(6c-4c-2c)=6a+2b.
探究二 用已知向量表示未知向量
【例2】如圖所示,已知?ABCD的邊BC,CD的中點分別為K,L,且=e1,=e2,試用e1,e2表示,.

[分析] 利用向量的加法和數(shù)乘運(yùn)算進(jìn)行化簡.
[解] 設(shè)=x,則=x,=e1-x,
===e1-x.
由+=,得x+e1-x=e2,
解方程得x=e2-e1,即=e2-e1.
由=-,=e1-x,
得=x-e1=-e1=-e1+e2.

歸納總結(jié):由已知向量來表示另外一些向量是向量解題的基礎(chǔ),除了要利用向量的加、減、數(shù)乘等線性運(yùn)算外,還應(yīng)充分利用平面幾何的一些定理、性質(zhì),如三角形的中位線定理,相似三角形的對應(yīng)邊成比例等把未知向量轉(zhuǎn)化為與已知向量有直接關(guān)系的向量進(jìn)行求解.
【練習(xí)2】如圖,設(shè)△ABC的重心為M,O為平面上任一點,=a,=b,=c,試用a、b、c表示向量.

解:連接AM并延長交BC于D點.
∵M(jìn)是△ABC的重心,
∴D是BC的中點,且AM=AD.
∴==(+)
=+
=+
=+
=(-)+(-)
=(b-a)+(c-b)
=-a+b+c.
∴=+=a+
=(a+b+c).
探究三 向量共線定理的應(yīng)用
【例3-1】已知e1,e2是不共線的向量,a=3e1+4e2,b=6e1-8e2,則a與b是否共線?
解 若a與b共線,則存在λ∈R,使a=λb,
即3e1+4e2=λ(6e1-8e2),
所以(3-6λ)e1+(4+8λ)e2=0,
因為e1與e2不共線,所以所以λ不存在,
所以a與b不共線.
【例3-2】已知兩個非零向量e1和e2不共線,如果=2e1+3e2,=6e1+23e2,=4e1-8e2,求證:A、B、D三點共線.
證明 ∵=6e1+23e2,=4e1-8e2,
∴=+=(6e1+23e2)+(4e1-8e2)
=10e1+15e2.
又∵=2e1+3e2,∴=5,
∴、共線,且有公共點B.∴A、B、D三點共線.
歸納總結(jié): (1)本題充分利用了向量共線定理,即b與a(a≠0)共線?b=λa,因此用它既可以證明點共線或線共線問題,也可以根據(jù)共線求參數(shù)的值.
(2)向量共線的判斷(證明)是把兩向量用共同的已知向量來表示,進(jìn)而互相表示,從而判斷共線.
【練習(xí)3-1】已知非零向量e1,e2不共線.
(1)如果=e1+e2,=2e1+8e2,=3(e1-e2),求證:,共線;
(2)欲使ke1+e2和e1+ke2共線,試確定實數(shù)k的值.
解 (1)∵=e1+e2,=+=2e1+8e2+3e1-3e2=5(e1+e2)=5.
∴,共線.
(2)∵ke1+e2與e1+ke2共線,
∴存在λ,使ke1+e2=λ(e1+ke2),
即(k-λ)e1=(λk-1)e2,由于e1與e2不共線,
只能有∴k=±1.
【練習(xí)3-2】已知O,A,B是不共線的三點,且=m+n(m,n∈R).
(1)若m+n=1,求證:A,P,B三點共線;
(2)若A,P,B三點共線,求證:m+n=1.
證明 (1)若m+n=1,
則=m+(1-m)=+m(-),
∴-=m(-),
即=m,∴與共線.
又∵與有公共點B,則A,P,B三點共線.
(2)若A,P,B三點共線,則存在實數(shù)λ,使=λ,
∴-=λ(-).
又=m+n.
故有m+(n-1)=λ-λ,
即(m-λ)+(n+λ-1)=0.
∵O,A,B不共線,∴,不共線,
∴∴m+n=1.

課后作業(yè)
A組 基礎(chǔ)題
一、選擇題
1.設(shè)e1,e2是兩個不共線的向量,若向量m=-e1+ke2 (k∈R)與向量n=e2-2e1共線,則(  )
A.k=0 B.k=1 C.k=2 D.k=
答案 D
解析 當(dāng)k=時,m=-e1+e2,n=-2e1+e2.
∴n=2m,此時,m,n共線.
2.下列各式計算正確的有(  )
①(-7)6a=-42a;②7(a+b)-8b=7a+15b;
③a-2b+a+2b=2a;④4(2a+b)=8a+4b.
A.1個 B.2個 C.3個 D.4個
答案 C
3.已知△ABC的三個頂點A,B,C及平面內(nèi)一點P,且++=,則(  )
A.P在△ABC內(nèi)部
B.P在△ABC外部
C.P在AB邊上或其延長線上
D.P在AC邊上
答案 D
解析?。剑?,
∴=-2,∴P在AC邊上.
4.設(shè)D,E,F(xiàn)分別為△ABC的三邊BC,CA,AB的中點,則+等于(  )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 

如圖,+
=+++
=+=(+)
=·2=.
5.已知向量a,b,設(shè)=a+2b,=-5a+6b,=7a-2b,那么下列各組中三點一定共線的是(  )
A.A,B,C B.A,C,D
C.A,B,D D.B,C,D
答案 C
解析 由向量的加法法則知=+=-5a+6b+7a-2b=2(a+2b)=2,又兩線段均過點B,故A,B,D三點一定共線21-cn-jy.co
6.已知m,n是實數(shù),a,b是向量,則下列命題中正確的為(  )
①m(a-b)=ma-mb;②(m-n)a=ma-na;
③若ma=mb,則a=b;④若ma=na,則m=n.
A.①④ B.①②
C.①③ D.③④
答案 B
解析?、俸廷趯儆跀?shù)乘對向量與實數(shù)的分配律,正確;③中,若m=0,則不能推出a=b,錯誤;④中,若a=0,則m,n沒有關(guān)系,
7.已知△ABC和點M滿足++=0.若存在實數(shù)m使得+=m成立,則m的值為(  )
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 B
解析 ∵++=0,
∴點M是△ABC的重心.
∴+=3,∴m=3.
二、填空題
8.已知?ABCD的對角線AC和BD相交于點O,且=a,=b,則=________,=________.(用a,b表示)
答案 b-a -a-b
解析 如圖,==-=b-a,

=-=--=-a-b.
9.在平行四邊形ABCD中,若|+|=|-|,則四邊形ABCD的形狀為________.
答案 矩形
解析 如圖,因為+=,

-=,
所以||=||.
由對角線長相等的平行四邊形是矩形可知,四邊形ABCD是矩形.
10.如圖所示,設(shè)M,N為△ABC內(nèi)的兩點,且=+,=+,則△ABM的面積與△ABN的面積之比為________.

答案 2∶3
解析 

如圖所示,設(shè)=,=,
則=+.
由平行四邊形法則知,MQ∥AB,
∴==.
同理=.∴=
三、解答題
11.如圖,ABCD為一個四邊形,E、F、G、H分別為BD、AB、AC和CD的中點,求證:四邊形EFGH為平行四邊形.

證明 ∵F、G分別是AB、AC的中點.
∴=.
同理,=.
∴=.
∴四邊形EFGH為平行四邊形.

12.已知e1,e2是兩個非零不共線的向量,a=2e1-e2,b=ke1+e2,若a與b是共線向量,求實數(shù)k的值.
解 ∵a與b是共線向量,∴a=λb,
∴2e1-e2=λ(ke1+e2)=λke1+λe2,
∴∴∴k=-2.
13.設(shè)e1,e2是兩個不共線的向量,=2e1+ke2,=e1+3e2,=2e1-e2,若A,B,D三點共線,求k的值.
解 若A,B,D三點共線,則與共線,
所以可設(shè)=λ.
又因為=-
=(2e1-e2)-(e1+3e2)=e1-4e2,
所以2e1+ke2=λ(e1-4e2),
即(4λ+k)e2=(λ-2)e1,
因為e1,e2是兩個不共線的向量,
若4λ+k≠0,則e2=e1,
于是e1與e2是共線向量,與已知條件矛盾;
若λ-2≠0,則e1=e2,
于是e1與e2是共線向量,與已知條件矛盾,
所以 故λ=2,k=-8.
14.如圖所示,在平行四邊形ABCD中,點M是AB的中點,點N在BD上,且BN=BD.
求證:M、N、C三點共線.

證明 設(shè)=a,=b,則由向量減法的三角形法則可知:=-=-=a-b.
又∵N在BD上且BD=3BN,
∴==(+)=(a+b),
∴=-=(a+b)-b
=a-b=,
∴=,
又∵與的公共點為C,
∴C、M、N三點共線.

B組 能力提升
一、選擇題
1.在△ABC中,AD為BC邊上的中線,E為AD的中點,則=(  )
A.- B.-
C.+ D.+
【答案】A
【解析】作出示意圖如圖所示.=+=+=×(+)+(-)=-.


2.在四邊形ABCD中,=,AC與BD交于點O,E是線段OD的中點,AE的延長線與CD交于點F,則(  )
A.=+ B.=+
C.=+ D.=+
【解析】

在四邊形ABCD中,如圖所示,因為=,所以四邊形ABCD為平行四邊形.由已知得=,由題意知△DEF∽△BEA,則=,所以==(-)=×=,所以=+=+=+,故選B.
【答案】B
3.如圖,在直角梯形ABCD中,=,=2,且=r+s,則2r+3s=(  )
A.1 B.2
C.3 D.4

【解析】 法一:由題圖可得=+=+=+(++)=+(+)=+(+)=+.
因為=r+s,所以r=,s=,則2r+3s=1+2=3.
法二:因為=2,所以-=2(-),整理,得=+=+(+)=+,以下同法一.

法三:如圖,延長AD,BC交于點P,則由=得DC∥AB,且AB=4DC.
又=2,所以E為PB的中點,且=.
于是,=(+)==+.以下同法一.

法四:如圖,建立平面直角坐標(biāo)系xAy,依題意可設(shè)點B(4m,0),D(3m,3h),E(4m,2h),其中m>0,h>0.
由=r+s,得(4m,2h)=r(4m,0)+s(3m,3h),
所以解得
所以2r+3s=1+2=3.
【答案】C
4.如圖,已知=,用,表示,則等于(  )

A.-
B.+
C.-+
D.--
【答案】C
【解析】=+=+=+(-)=-+.故選C.
5.在△ABC中,AB=2,BC=3,∠ABC=60°,AD為BC邊上的高,O為AD的中點,若=λ+μ,其中λ,μ∈R,則λ+μ等于(  )
A.1          B.
C.     D.
【答案】D
【解析】由題意易得=+=+,所以2=+,即=+.
故λ+μ=+=.
6.已知A,B,C三點不共線,且點O滿足16-12-3=0,則(  )
A.=12+3 B.=12-3
C.=-12+3 D.=-12-3
【答案】A
【解析】對于A,=12+3=12(-)+3(-)=12+3-15,整理,可得16-12-3=0,這與題干中條件相符合,故選A.
7.如圖,在△ABC中,=,=,若=λ+μ,則的值為(  )

A.-3 B.3
C.2 D.-2
【答案】B
【解析】因為=+,==(-)=-=×-=-,
所以=+=+.又=λ+μ,所以λ=,μ=,所以=×=3.故選B.
8.已知向量a,b不共線,且c=λa+b,d=a+(2λ-1)b,若c與d反向共線,則實數(shù)λ的值為(  )
A.1          B.-
C.1或- D.-1或-
【答案】B
【解析】由于c與d反向共線,則存在實數(shù)k使c=kd(k<0),于是λa+b=k[a+(2λ-1)b].整理得λa+b=ka+(2λk-k)b.由于a,b不共線,所以有整理得2λ2-λ-1=0,解得λ=1或λ=-.又因為k<0,所以λ<0,故λ=-.

二、填空題
9.已知O為△ABC內(nèi)一點,且2=+,=t,若B,O,D三點共線,則t的值為________.
【解析】設(shè)線段BC的中點為M,則+=2.
因為2=+,所以=,
則==(+)==+.
由B,O,D三點共線,得+=1,解得t=.
【答案】
10.在△ABC中,∠A=60°,∠A的平分線交BC于點D,若AB=4,且=+λ(λ∈R),則AD的長為________.

【解析】因為B,D,C三點共線,所以+λ=1,解得λ=,如圖,過點D分別作AC,AB的平行線交AB,AC于點M,N,則=,=,因為△ABC中,∠A=60°,∠A的平分線交BC于點D,所以四邊形AMDN是菱形,因為AB=4,所以AN=AM=3,AD=3.
【答案】3
11.在△ABC中,點D是邊BC上任意一點,M是線段AD的中點,若存在實數(shù)λ和μ,使得=λ+μ,則λ+μ=________.

【解析】如圖,因為點D在邊BC上,所以存在t∈R,使得=t=t(-).因為M是線段AD的中點,所以=(+)=(-+t-t)=-(t+1)·+t.又=λ+μ,所以λ=-(t+1),μ=t,所以λ+μ=-.
【答案】-.
12.已知P為△ABC所在平面內(nèi)一點,++=0,||=||=||=2,則△ABC的面積為________.
【解析】因為++=0,所以=-(+).由平行四邊形法則可知,以,為邊組成的平行四邊形的一條對角線與反向,且長度相等.因為||=||=||=2,所以以,為邊的平行四邊形為菱形,且除BC外的另一條對角線長為2,所以BC=2,∠ABC=90°,所以S△ABC=AB·BC=×2×2=2.
【答案】2
三、解答題
13.在如圖所示的方格紙中,向量a,b,c的起點和終點均在格點(小正方形頂點)上,若c與xa+yb(x,y為非零實數(shù))共線,求的值.

【解析】設(shè)e1,e2分別為水平方向(向右)與豎直方向(向上)的單位向量,則向量c=e1-2e2,a=2e1+e2,b=-2e1-2e2,由c與xa+yb共線,得c=λ(xa+yb),所以e1-2e2=2λ(x-y)e1+λ(x-2y)e2,所以所以所以的值為.
14.經(jīng)過△OAB重心G的直線與OA,OB分別交于點P,Q,設(shè)=m,=n,m,n∈R,求+的值.
【解析】設(shè)=a,=b,則=(a+b),
=-=nb-ma,
=-=(a+b)-ma=a+b.
由P,G,Q共線得,存在實數(shù)λ使得=λ,
即nb-ma=λa+λb,
則消去λ,得+=3.

C組 挑戰(zhàn)壓軸題
一、選擇題
1.如圖,在△ABC中,點D在線段BC上,且滿足BD=DC,過點D的直線分別交直線AB,AC于不同的兩點M,N若=m,=n,則(  )

A.m+n是定值,定值為2
B.2m+n是定值,定值為3
C.+是定值,定值為2
D.+是定值,定值為3
【答案】D
【解析】法一:如圖,過點C作CE平行于MN交AB于點E.由=n可得=,所以==,由BD=DC可得=,所以==,因為=m,所以m=,整理可得+=3.

法二:因為M,D,N三點共線,所以=λ+(1-λ)·.又=m,=n,所以=λm+(1-λ)·n.又=,所以-=-,所以=+.比較系數(shù)知λm=,(1-λ)n=,所以+=3,故選D.
2.已知O是平面內(nèi)一定點,A、B、C是平面上不共線的三個點,動點P滿足=+λ(+)(λ∈[0,+∞)),則點P的軌跡一定通過△ABC的(  )
A.外心 B.內(nèi)心
C.重心 D.垂心
答案 B
解析 為上的單位向量,為上的單位向量,則+的方向為∠BAC的角平分線的方向.
又λ∈[0,+∞),∴λ(+)的方向與+的方向相同.而=+λ(+),
∴點P在上移動.
∴點P的軌跡一定通過△ABC的內(nèi)心.
3.A,B,C是圓O上不同的三點,線段CO與線段AB交于點D(點O與點D不重合),若=λ+μ(λ,μ∈R),則λ+μ的取值范圍是(  )
A.(0,1) B.(1,+∞)
C.(1,] D.(-1,0)
答案 B
解析 設(shè)=m,則m>1,
因為=λ+μ,
所以m=λ+μ,
即=+,
又知A,B,D三點共線,
所以+=1,即λ+μ=m,
所以λ+μ>1,故選B.
4.在中,為上一點,,為上任一點,若,則的最小值是( )
A.9 B.10
C.11 D.12
【答案】D
【解析】由題意可知:,
三點共線,則:,據(jù)此有:
,
當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立.
綜上可得:的最小值是12.
本題選擇D選項.

二、填空題
5.在△ABC中,點D在線段BC的延長線上,且=3,點O在線段CD上(與點C,D不重合),若=x+(1-x),則x的取值范圍是________.
【解析】設(shè)=y(tǒng),因為=+=+y=+y(-)=-y+(1+y).
因為=3,點O在線段CD上(與點C,D不重合).
所以y∈,
因為=x+(1-x),
所以x=-y,所以x∈.
【答案】
6.已知為直線上的不同三點,為外一點,存在實數(shù),使得成立,則的最小值為__________.
【答案】16
【解析】∵為直線上的不同三點,且,
∴,又,
∴,
當(dāng)且僅當(dāng)即時等號成立,∴的最小值為16,故答案為:16

相關(guān)學(xué)案

數(shù)學(xué)必修 第二冊6.3 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示學(xué)案及答案:

這是一份數(shù)學(xué)必修 第二冊6.3 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示學(xué)案及答案,文件包含634平面向量數(shù)乘運(yùn)算的坐標(biāo)表示解析版docx、634平面向量數(shù)乘運(yùn)算的坐標(biāo)表示原卷版docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源,其中學(xué)案共53頁, 歡迎下載使用。

高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第二冊第六章 平面向量及其應(yīng)用6.2 平面向量的運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案:

這是一份高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第二冊第六章 平面向量及其應(yīng)用6.2 平面向量的運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案,文件包含623向量的數(shù)乘運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案原卷版-新教材精創(chuàng)2022-2023學(xué)年高一數(shù)學(xué)同步備課人教A版2019必修第二冊docx、623向量的數(shù)乘運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案答案版-新教材精創(chuàng)2022-2023學(xué)年高一數(shù)學(xué)同步備課人教A版2019必修第二冊docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源,其中學(xué)案共11頁, 歡迎下載使用。

人教A版 (2019)必修 第二冊7.2 復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算學(xué)案設(shè)計:

這是一份人教A版 (2019)必修 第二冊7.2 復(fù)數(shù)的四則運(yùn)算學(xué)案設(shè)計,文件包含722復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算解析版docx、722復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算原卷版docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源,其中學(xué)案共40頁, 歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)學(xué)案 更多

高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第二冊6.3 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示導(dǎo)學(xué)案

高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第二冊6.3 平面向量基本定理及坐標(biāo)表示導(dǎo)學(xué)案

高中人教A版 (2019)第六章 平面向量及其應(yīng)用6.2 平面向量的運(yùn)算學(xué)案設(shè)計

高中人教A版 (2019)第六章 平面向量及其應(yīng)用6.2 平面向量的運(yùn)算學(xué)案設(shè)計

人教A版 (2019)必修 第二冊6.2 平面向量的運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案

人教A版 (2019)必修 第二冊6.2 平面向量的運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案

高中人教A版 (2019)6.2 平面向量的運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案

高中人教A版 (2019)6.2 平面向量的運(yùn)算導(dǎo)學(xué)案

資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán),請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員,我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng),可獲得資源免費(fèi)推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎勵,申請 精品資源制作, 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中數(shù)學(xué)人教A版 (2019)必修 第二冊電子課本

6.2 平面向量的運(yùn)算

版本: 人教A版 (2019)

年級: 必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼,快速注冊

手機(jī)號注冊
手機(jī)號碼

手機(jī)號格式錯誤

手機(jī)驗證碼 獲取驗證碼

手機(jī)驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符,數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊
手機(jī)號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部