高中数学第二章平面向量的基本定理及坐标表示（第2课时）平面向量的正交分解及坐标表示教案.docx

第2课时平面向量的正交分解及坐标表示核心必知1预习教材，问题导入根据以下提纲，预习教材P94P100的内容，回答下列问题(1)在平面内，规定e1，e2为基底，那么一个向量关于e1，e2的分解是唯一的吗？提示：唯一(2)在平面直角坐标系中，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，任作一向量.根据平面向量基本定理，xiyj，那么(x，y)与A点的坐标相同吗？提示：相同(3)如果向量也用(x，y)表示，那么这种向量与实数对(x，y)之间是否一一对应？提示：一一对应(4)已知a(x1，y1)，b(x2，y2)，如何求ab，ab，a的坐标？提示：ab(x1x2，y1y2)，ab(x1x2，y1y2)，a(x1，y1)(5)若A(x1，y1)，B(x2，y2)，你能求出的坐标吗？提示：能(x2x1，y2y1)2归纳总结，核心必记(1)平面向量的正交分解把一个向量分解为两个互相垂直的向量，叫做把向量正交分解(2)平面向量的坐标表示在平面直角坐标系中，分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i、j作为基底对于平面内的一个向量a，有且只有一对实数x、y，使得axiyj，则(x，y)叫做向量a的坐标，记作a(x，y)，此式叫做向量的坐标表示(3)向量i，j，0的坐标表示i(1,0)，j(0,1)，0(0,0)(4)平面向量的坐标运算文字符号加法两个向量和的坐标等于这两个向量相应坐标的和若a(x1，y1)，b(x2，y2)，则ab(x1x2，y1y2)减法两个向量差的坐标等于这两个向量相应坐标的差若a(x1，y1)，b(x2，y2)，ab(x1x2，y1y2)数乘向量实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标若a(x，y)，R，则a(x，y)重要结论一个向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点的坐标减去始点的坐标已知向量的起点A(x1，y1)，终点B(x2，y2)，则(x2x1，y2y1)(5)平面向量共线的坐标表示前提条件a(x1，y1)，b(x2，y2)，其中b0结论当且仅当x1y2x2y10时，向量a、b(b0)共线问题思考(1)在平面直角坐标系中，若ab，那么a与b的坐标具有什么特点？为什么？提示：若ab，那么它们的坐标相同，根据平面向量基本定理，相等向量在平面直角坐标系中的分解是唯一的，所以相等向量的坐标相同(2)与坐标轴平行的向量的坐标有什么特点？提示：与x轴平行的向量的纵坐标为0，即a(x,0)，与y轴平行的向量的横坐标为0，即b(0，y)(3)点的坐标与向量坐标有什么区别和联系？提示：区别：表示形式不同，向量a(x，y)中间用等号连接，而点的坐标A(x，y)中间没有等号意义不同，点A(x，y)的坐标表示点A在平面直角坐标系中的位置，向量a(x，y)的坐标既表示大小，又表示方向；另外(x，y)既可以表示点，也可以表示向量，叙述时应指明点(x，y)或向量(x，y)联系：当平面向量的起点在原点时，平面向量的坐标与向量终点坐标相同(4)两向量a(x1，y1)，b(x2，y2)共线的坐标条件能表示为吗？提示：不一定，为使分式有意义，需分母不为0，可知只有当x2y20时才能这样表示(5)如果两个非零向量共线，你能通过其坐标判断它们是同向还是反向吗？提示：将b写成a的形式，根据的符号判断，如a(1,2)，b(1,2)a，故a，b反向课前反思(1)平面向量的正交分解：；(2)平面向量的坐标表示：；(3)平面向量的坐标运算：；(4)平面向量共线的坐标表示：.知识点1向量的坐标表示讲一讲1(1)已知向量a在射线yx(x0)上，且起点为坐标原点O，又|a|，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，则向量a的坐标为()A(1,1) B(1，1)C(，) D(，)(2)如图所示，在平面直角坐标系中，i，j分别为与两个坐标轴同向的单位向量，a是平面内的向量，且A点坐标为(x，y)，则下列说法正确的是_(填序号)向量a可以表示为aminj；只有当a的起点在原点时a(x，y)；若a，则终点A的坐标就是向量a的坐标尝试解答(1)由题意，a(cos 45)i(sin 45)jij(1,1)(2)由平面向量的基本定理知，有且只有一对实数m，n，使得aminj，所以正确当a时，均有a(x，y)，所以错，正确答案：(1)A(2)类题通法求点和向量坐标的常用方法(1)在求一个向量时，可以先求出这个向量的起点坐标和终点坐标，再运用终点坐标减去起点坐标得到该向量的坐标(2)求一个点的坐标，可以转化为求该点相对于坐标原点的位置向量的坐标练一练1在平面直角坐标系xOy中，向量a，b，c的方向如图所示，且|a|2，|b|3，|c|4，分别计算出它们的坐标解：设a(a1，a2)，b(b1，b2)，c(c1，c2)，则a1|a|cos 452，a2|a|sin 452，b1|b|cos 1203，b2|b|sin 1203，c1|c|cos(30)42，c2|c|sin(30)42.因此a(，)，b，c(2，2)知识点2平面向量的坐标运算讲一讲2(1)已知向量a，b的坐标分别是(1,2)，(3，5)，求ab，ab,3a,2a3b的坐标；(2)已知A(2,4)，B(3，1)，C(3，4)，且3，2，求M，N及的坐标尝试解答(1)ab(1,2)(3，5)(2，3)，ab(1,2)(3，5)(4,7)，3a3(1,2)(3,6)，2a3b2(1,2)3(3，5)(2,4)(9，15)(7，11)(2)法一：由A(2,4)，B(3，1)，C(3，4)，可得(2,4)(3，4)(1,8)，(3，1)(3，4)(6,3)，所以33(1,8)(3,24)，22(6,3)(12,6)设M(x1，y1)，N(x2，y2)，则(x13，y14)(3,24)，x10，y120；(x23，y24)(12,6)，x29，y22，所以M(0,20)，N(9,2)，(9,2)(0,20)(9，18)法二：设点O为坐标原点，则由3，2，可得3()，2()，从而32，2，所以3(2,4)2(3，4)(0,20)，2(3，1)(3，4)(9,2)，即点M(0,20)，N(9,2)，故(9,2)(0,20)(9，18)类题通法(1)平面向量坐标运算的方法若已知向量的坐标，则直接利用向量和、差及向量数乘运算的坐标运算法则求解若已知有向线段两端点的坐标，则可先求出向量的坐标，再利用向量的坐标运算法则求解(2)坐标形式下向量相等的条件及其应用条件：相等向量的对应坐标相等；对应坐标相等的向量是相等向量应用：利用坐标形式下向量相等的条件，可以建立相等关系，由此可求某些参数的值练一练2(1)已知3a2b(3，2)，a(x,2)，b(0，y)，则x，y的值分别为()A1,2 B1，4C1,4 D1,4(2)设点N的坐标为(1,2)，点M的坐标为(3,2)，则向量的坐标为_解析：(1)由3a2b3(x,2)2(0，y)(3x,6)(0,2y)(3x,62y)(3，2)，可得解得(2)(3,2)(1,2)(31,22)(2,0)答案：(1)C(2)(2,0)知识点3向量共线的坐标表示讲一讲3(1)下列各组向量是平行向量的有_(填序号)a，b(2，3)；a(0.5,4)，b(8,64)；a(2,3)，b(3,4)；a(2,3)，b.(2)已知A(2,1)，B(0,4)，C(1,3)，D(5，3)，判断与是否共线？如果共线，它们的方向是相同还是相反？尝试解答(1)(3)(2)0，ab.0.5644(8)3232640，a，b不平行24338910，a，b不平行2234480，a，b不平行(2)(0,4)(2,1)(2,3)，(5，3)(1,3)(4，6)法一：(2)(6)340，与共线，通过观察可知，和方向相反法二：2，与共线且方向相反答案：(1)类题通法(1)向量共线的判定方法利用向量共线定理，由ab(b0)推出ab.利用向量共线的坐标表达式x1y2x2y10直接求解(2)三点共线的实质与证明步骤实质：三点共线问题的实质是向量共线问题两个向量共线只需满足方向相同或相反，两个向量共线与两个向量平行是一致的证明步骤：利用向量平行证明三点共线需分两步完成：()证明向量平行；()证明两个向量有公共点练一练3(1)已知a(1,2)，b(3,2)，当实数k为何值时，(kab)(a3b)？这两个向量的方向是相同还是相反？(2)已知点A(x,0)，B(2x,1)，C(2，x)，D(6,2x)求实数x的值，使向量与共线；当向量与共线时，点A，B，C，D是否在一条直线上？解：(1)a(1,2)，b(3,2)，kab(k3,2k2)，a3b(10，4)由题意得(k3)(4)10(2k2)0，解得k.此时kabab(a3b)，当k时，(kab)(a3b)，并且它们的方向相反(2)(x,1)，(4，x)，x24，x2.由已知得(22x，x1)，当x2时，(2,1)，(2,1)，和不平行，此时A，B，C，D不在一条直线上；当x2时，(6，3)，(2,1)，此时A，B，C三点共线又，A，B，C，D四点在一条直线上综上，当x2时，A，B，C，D四点在一条直线上课堂归纳感悟提升1本节课的重点是平面向量的坐标表示及运算、平面向量共线的坐标表示2本节课要重点掌握以下三个问题(1)向量的坐标表示，见讲1；(2)向量的坐标运算，见讲2；(3)向量共线的坐标表示，见讲3.3要正确理解向量平行的条件(1)ab(b0)ab.这是几何运算，体现了向量a与b的长度及方向之间的关系(2)aba1b2a2b10，其中a(a1，b1)，b(a2，b2)这是代数运算，由于不需引进参数，从而简化代数运算(3)ab，其中a(a1，b1)，b(a2，b2)且b10，b20.即两向量的对应坐标成比例通过这种形式较易记忆向量共线的坐标表示，而且不易出现搭配错误课下能力提升(十八)学业水平达标练题组1向量的坐标表示1给出下列几种说法：相等向量的坐标相同；平面上一个向量对应于平面上唯一的坐标；一个坐标对应唯一的一个向量；平面上一个点与以原点为始点，该点为终点的向量一一对应其中正确说法的个数是()A1 B2C3 D4解析：选C由向量坐标的定义不难看出一个坐标可对应无数个相等的向量，故错误2已知向量(1，2)，(3,4)，则等于()A(2,3) B(2，3)C(2,3) D(2，3)解析：选A(3,4)(1，2)(4,6)，(4,6)(2,3)3若A(2，1)，B(4,2)，C(1,5)，则2 _.解析：A(2，1)，B(4,2)，C(1,5)，(2,3)，BC(3,3)2 (2,3)2(3,3)(2,3)(6,6)(4,9)答案：(4,9)题组2平面向量的坐标运算4已知四边形ABCD为平行四边形，其中A(5，1)，B(1,7)，C(1,2)，则顶点D的坐标为()A(7,6) B(7,6)C(6,7) D(7，6)解析：选D设D(x，y)，由，得(x5，y1)(2，5)，x7，y6，D(7，6)5在平行四边形ABCD中，AC为一条对角线若(2,4)，(1,3)，则()A(2，4) B(3，5)C(3,5) D(2,4)解析：选B，(1，1)，(3，5)，故选B.6已知向量a(2,1)，b(1，2)若manb(9，8)(m，nR)，则mn的值为_解析：由题意得manb(2m，m)(n，2n)(2mn，m2n)(9，8)，即解得所以mn3.答案：37已知点A(1,2)，B(2,8)及，求点C，D和的坐标解：设C(x1，y1)，D(x2，y2)由题意可得(x11，y12)，(3,6)，(1x2,2y2)，(3，6)，(x11，y12)(3,6)(1,2)，(1x2,2y2)(3，6)(1,2)则有解得C，D的坐标分别为(0,4)和(2,0)，因此(2，4)题组3向量共线的坐标表示8已知向量a(1,2)，b(1,0)，c(3,4)若为实数，(ab)c，则()A. B.C1 D2解析：选B由题意可得ab(1，2)由(ab)c，得(1)4320，解得.9已知A，B，C三点共线，点A，B的纵坐标分别为2,5，则点C的纵坐标为_解析：设点C的纵坐标为y.A，B，C三点共线，A，B的纵坐标分别为2,5，25(y2)y10.答案：1010已知A(1,0)，B(3，1)，C(1,2)，并且，求证：.证明：设E(x1，y1)，F(x2，y2)，依题意有(2,2)，(2,3)，(4，1)因为，所以，所以(x11，y1)，故E；因为，所以，所以(x23，y21)，故F.所以.又因为4(1)0，所以.11平面内给定三个向量a(3,2)，b(1,2)，c(4,1)，回答下列问题：(1)求3ab2c；(2)求满足ambnc的实数m，n；(3)若(akc)(2ba)，求实数k.解：(1)3ab2c3(3,2)(1,2)2(4,1)(9,6)(1,2)(8,2)(918,622)(0,6)(2)ambnc，(3,2)m(1,2)n(4,1)(m4n,2mn)m4n3且2mn2，解得m，n.(3)(akc)(2ba)，又akc(34k,2k)，2ba(5,2)，2(34k)(5)(2k)0.k.能力提升综合练1已知向量a(m,1)，b(m2,2)若存在R，使得ab0，则m()A0 B2C0或2 D0或2解析：选Ca(m,1)，b(m2,2)，ab0，(mm2,12)(0,0)，即故选C.2设向量a(1，3)，b(2,4)，c(1，2)，若表示向量4a,4b2c,2(ac)，d的有向线段首尾相接能构成四边形，则向量d为()A(2,6) B(2,6)C(2，6) D(2，6)解析：选D四条有向线段首尾相接构成四边形，则对应向量之和为零向量，即4a(4b2c)2(ac)d0，d6a4b4c6(1，3)4(2,4)4(1，2)(2，6)3已知向量a(1,0)，b(0,1)，ckab(kR)，dab，如果cd，那么()Ak1且c与d同向 Bk1且c与d反向Ck1且c与d同向 Dk1且c与d反向解析：选Da(1,0)，b(0,1)，若k1，则cab(1,1)，dab(1，1)，显然c与d不平行，排除A、B.若k1，则cab(1,1)，dab(1,1)，即cd且c与d反向4已知向量a(2,3)，b(1,2)，若manb与a2b共线，则等于()A B.C2 D2解析：选A由向量a(2,3)，b(1,2)，得manb(2mn,3m2n)，a2b(4，1)由manb与a2b共线，得，所以.5已知(6,1)，(x，y)，(2，3)，则x2y的值为_解析：(6,1)(x，y)(2，3)(x4，y2)，(x4，y2)(x4，y2)，x(y2)(x4)y0，即x2y0.答案：06已知向量(3，4)，(6，3)，(5m，3m)若点A，B，C能构成三角形，则实数m应满足的条件为_解析：若点A，B，C能构成三角形，则这