§2.1 平面向量的实际背景及基本概念
1、数量与向量的区别:
数量只有大小,是一个代数量,可以进行代数运算、比较大小; 向量有方向,大小,双重性,不能比较大小. 2.向量的表示方法:
①用有向线段表示;②用字母a、b(黑体,印刷用)等表示; ③用有向线段的起点与终点字母:AB;
④向量AB的大小――长度称为向量的模,记作|AB|.
3.有向线段:具有方向的线段就叫做有向线段,三个要素:起点、方向、长度. 向量与有向线段的区别:
(1)向量只有大小和方向两个要素,与起点无关,只要大小和方向相同,则这两个向量就是相同的向量;
(2)有向线段有起点、大小和方向三个要素,起点不同,尽管大小和方向相同,也是不同的有向线段.
4、零向量、单位向量概念:
①长度为0的向量叫零向量,记作0. 0的方向是任意的. 注意0与0的含义与书写区别.
②长度为1个单位长度的向量,叫单位向量. 说明:零向量、单位向量的定义都只是限制了大小. 5、平行向量定义:
①方向相同或相反的非零向量叫平行向量;②我们规定0与任一向量平行.
说明:(1)综合①、②才是平行向量的完整定义;(2)向量a、b、c平行,记作a∥b∥c.
6、相等向量定义:
长度相等且方向相同的向量叫相等向量.
说明:(1)向量a与b相等,记作a=b;(2)零向量与零向量相等;
(3)任意两个相等的非零向量,都可用同一条有向线段来表示,并且与有..
向线段的起点无关. ........
7、共线向量与平行向量关系:
平行向量就是共线向量,这是因为任一组平行向量都可移到同一直线上(与有向线段的......起点无关). .....
说明:(1)平行向量可以在同一直线上,要区别于两平行线的位置关系;(2)共线向量可以相互平行,要区别于在同一直线上的线段的位置关系.
a
A(起点)
B
(终点)
§2.2.1 向量的加法运算及其几何意义
二、探索研究:
1、向量的加法:求两个向量和的运算,叫做向量的加法. 2、三角形法则(“首尾相接,首尾连”)
如图,已知向量a、b.在平面内任取一点A,作AB=a,BC=b,则向量AC叫做a与b的和,记作a+b,即 a+b?AB?BC?AC,规定: a + 0-= 0 + a
探究:(1)两相向量的和仍是一个向量;
(2)当向量a与b不共线时,a+b的方向不同向,且|a+b|<|a|+|b|; (3)当a与b同向时,则a+b、a、b同向,且|a+b|=|a|+|b|,当a与b反向时,若|a|>|b|,则a+b的方向与a相同,且|a+b|=|a|-|b|;若|a|<|b|,则a+b的方向与b相同,且|a+b|=|b|-|a|.
(4)“向量平移”(自由向量):使前一个向量的终点为后一个向量的起点,可以推广到n个向量连加
3.例一、已知向量a、b,求作向量a+b
作法:在平面内取一点,作OA?a AB?b,则OB?a?b. 4.加法的交换律和平行四边形法则
问题:上题中b+a的结果与a+b是否相同? 验证结果相同 从而得到:1)向量加法的平行四边形法则(对于两个向量共线不适应)
a
b a
O b a a A b
B
b A a
aa b B
a C b a+b
a b a+b
2)向量加法的交换律:a+b=b+a 5.向量加法的结合律:(a+b) +c=a+ (b+c) 证:如图:使AB?a, BC?b, CD?c
则(a+b) +c=AC?CD?AD,a+ (b+c) =AB?BD?AD ∴(a+b) +c=a+ (b+c)
从而,多个向量的加法运算可以按照任意的次序、任意的组合来进行.
第3课时
§2.2.2 向量的减法运算及其几何意义
1. 用“相反向量”定义向量的减法
(1) “相反向量”的定义:与a长度相同、方向相反的向量.记作 ?a (2) 规定:零向量的相反向量仍是零向量.?(?a) = a. 任一向量与它的相反向量的和是零向量.a + (?a) = 0 如果a、b互为相反向量,则a = ?b, b = ?a, a + b = 0 (3) 向量减法的定义:向量a加上的b相反向量,叫做a与b的差. 即:a ? b = a + (?b) 求两个向量差的运算叫做向量的减法. 2. 用加法的逆运算定义向量的减法: 向量的减法是向量加法的逆运算:
若b + x = a,则x叫做a与b的差,记作a ? b 3. 求作差向量:已知向量a、b,求作向量 ∵(a?b) + b = a + (?b) + b = a + 0 = a
作法:在平面内取一点O, 作OA= a, AB= b
a b
B
b a?b O a 则BA= a ? b 即a ? b可以表示为从向量b的终点指向向量a的终点的向量.
4. 探究:
1)如果从向量a的终点指向向量b的终点作向量,那么所得向量是b ? a.
a b O
a?b
A ?b B
B
a b a?b O B
A
B’
O
a?b
A B
a?b O
A 2)若a∥b, 如何作出a ? b
§2.3.1 平面向量基本定理
复习引入:
1.实数与向量的积:实数λ与向量a的积是一个向量,记作:λa
(1)|λa|=|λ||a|;(2)λ>0时λa与a方向相同;λ<0时λa与a方向相反;λ=0时λ
?????????a=0
2.运算定律
?????????结合律:λ(μa)=(λμ)a ;分配律:(λ+μ)a=λa+μa, λ(a+b)=λa+λb
??3. 向量共线定理 向量b与非零向量a共线的充要条件是:有且只有一个非零实数λ,使??b=λa.
平面向量基本定理:如果e1,e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a,有且只有一对实数λ1,λ2使a=λ1e1+λ2e2. 探究:
(1) 我们把不共线向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底; (2) 基底不惟一,关键是不共线;
(3) 由定理可将任一向量a在给出基底e1、e2的条件下进行分解; (4) 基底给定时,分解形式惟一. λ1,λ2是被a,e1,e2唯一确定的数量
???
§2.3.2—§2.3.3 平面向量的正交分解和坐标表示及运算
一、复习引入:
1.平面向量基本定理:如果e1,e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任一向量a,有且只有一对实数λ1,λ2使a=λ1e1+λ2e2
(1)我们把不共线向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底; (2)基底不惟一,关键是不共线;
(3)由定理可将任一向量a在给出基底e1、e2的条件下进行分解; (4)基底给定时,分解形式惟一. λ1,λ2是被a,e1,e2唯一确定的数量 二、讲解新课: 1.平面向量的坐标表示
如图,在直角坐标系内,我们分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i、j作为基底.任作一个向量a,由平面向量基本定理知,有且只有一对实数x、y,使得
1 a?xi?yj…………○
我们把(x,y)叫做向量a的(直角)坐标,记作
2 a?(x,y)…………○
2式叫做向其中x叫做a在x轴上的坐标,y叫做a在y轴上的坐标,○量的坐标表示.与.a相等的向量的坐标也为..........(x,y). 特别地,i?(1,0),j?(0,1),0?(0,0).
???如图,在直角坐标平面内,以原点O为起点作OA?a,则点A的位置由a唯一确定.
设OA?xi?yj,则向量OA的坐标(x,y)就是点A的坐标;反过来,点A的坐标(x,y)也就是向量OA的坐标.因此,在平面直角坐标系内,每一个平面向量都是可以用一对实数唯一表示.
2.平面向量的坐标运算
(1) 若a?(x1,y1),b?(x2,y2),则a?b?(x1?x2,y1?y2),