平面向量基本定理及坐标表.ppt

5.2 平面向量基本定理及坐标表示 要点梳理 1.两个向量的夹角 （1）定义 已知两个 向量a和b,作 =a， =b，则AOB=叫做向量a 与b的夹角. (2)范围 向量夹角的范围是 ,a与b同向时， 夹角= ;a与b反向时，夹角= .,非零,0180,180,0,基础知识 自主学习,(3)向量垂直 如果向量a与b的夹角是 ，则a与b垂直,记作 . 2.平面向量基本定理及坐标表示 （1）平面向量基本定理 定理：如果e1,e2是同一平面内的两个 向量，那么对于这一平面内的任意向量a, 一对实数 1, 2,使a= . 其中，不共线的向量e1,e2叫做表示这一平面内所有向量的一组 .,90,ab,不共线,有且只有,1e1+ 2e2,基底,(2)平面向量的正交分解 把一个向量分解为两个 的向量，叫做把向量 正交分解. (3)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a=xi+yj,把有序数对 叫做向量a的坐标，记作a= ，其中 叫a在x 轴上的坐标， 叫a在y轴上的坐标. 设 =xi+yj，则向量 的坐标（x,y)就是 ，即若 =（x,y），则A点坐标为 ,反之亦成立.（O是坐标原点）,(x,y),x,y,(x,y),终,点A的坐标,（x,y）,互相垂直,3.平面向量的坐标运算 （1）加法、减法、数乘运算. （2）向量坐标的求法 已知A（x1，y1），B（x2，y2），则 =(x2-x1,y2-y1),即一个向量的坐标等于该向量 的坐标减去 的坐标. (3)平面向量共线的坐标表示 设a=(x1,y1),b=(x2,y2),其中b0,则a与b共线a= .,终点,始点,b,x1y2-x2y1=0,基础自测 1.（2008辽宁文，5）已知四边形ABCD的顶点 A（0，2）、B（-1，-2）、C（3，1）,且 = 2 则顶点D的坐标为 （ ） A. B. C.(3,2) D.(1,3) 解析 A(0,2),B(-1,-2),C(3,1), =(3,1)-(-1,-2)=(4,3). 设D（x，y), =(x,y-2), =2 , (4,3)=(2x,2y-4).x=2,y= .,A,2.已知a=(4,2),b=(x,3),且ab，则x等于（ ） A.9 B.6 C.5 D.3 解析 ab，12-2x=0，x=6. 3.已知两点A（4，1），B（7，-3），则与 同向的单位向量是 （ ） A. B. C. D. 解析 A（4，1），B（7，-3）， =（3， -4）， 与 同向的单位向量为,B,A,4.（2008安徽理，3）在平行四边形ABCD中，AC为一条对角线，若 =（2，4）， =（1，3），则 等于 （ ） A.（-2，-4） B.（-3，-5） C.（3，5） D.（2，4） 解析 如图所示， （-1，-1）， 所以 （-3，-5）.,B,5.已知向量a=（8, x），b=(x,1)，其中x0，若(a- 2b)(2a+b)，则x的值为 . 解析 a-2b=（8-2x, x-2），2a+b=(16+x,x+1), 由已知(a-2b)(2a+b),显然2a+b0，故有（8-2x, x-2）= (16+x,x+1) 8-2x= (16+x) x-2= (x+1),4,x=4 (x0).,题型一 平面向量基本定理 【例1】如图所示，在平行四边形ABCD中， M，N分别为DC，BC的中点，已知 =c， =d，试用c，d表示 ， . 直接用c、d表示 、 有难度，可换一个角度，由 、 表示 、 ，进而解方程组可求 、 .,思维启迪,题型分类 深度剖析,解 方法一 设 =a， =b， 则a= =d+（ b） b= =c+( a) 将代入得a=d+( ) ,代入得,方法二 设 =a， =b. 因M，N分别为CD，BC的中点， 所以 b， a， c=b+ a a= (2d-c) d=a+ b b= (2c-d), 即 = （2d-c）， = （2c-d）.,因而,平面向量基本定理从理论上说明平面内任何一个向量都可以用一组基底表示.这就是说 、 一定能用c、d表示.本题用方程的思想使问题得以解决.,探究提高,知能迁移1 如图所示，在ABC中，点 O是BC的中点，过点O的直线分别交 直线AB、AC于不同两点M、N， 若 则m+n的值 为 . 解析 设 =a， =b， （a+b）-,同理 由 得 = 整理得m+n=2. 答案 2,即,题型二 向量的坐标运算 【例2】已知点A（1，0）、B（0，2）、C（-1， - 2），求以A、B、C为顶点的平行四边形的第四个顶点D的坐标. “以A、B、C为顶点的平行四边形”可以有三种情况：（1）ABCD；（2）ADBC；（3）ABDC. 解 设D的坐标为（x,y）. (1)若是ABCD，则由 得 (0,2)-(1,0)=(-1,-2)-(x,y), 即(-1,2)=(-1-x,-2-y), -1-x=-1, -2-y=2.,思维启迪,x=0,y=-4. D点的坐标为（0，-4）（如图中的D1）. （2）若是ADBC，则由 得 （x，y）-（1，0）=（0，2）-（-1，-2）， 即(x-1,y)=(1,4).解得x=2,y=4. D点坐标为（2，4）（如图中的D2）. （3）若是ABDC，则由 得 （0，2）-（1，0）=（x,y）-(-1,-2), 即(-1,2)=(x+1,y+2).解得x=-2,y=0. D点的坐标为（-2，0）（如图中的D3）. 综上所述，以A、B、C为顶点的平行四边形的第四个 顶点D的坐标为（0，-4）或（2，4）或（-2，0）.,探究提高 （1）要加强对向量的坐标与该向量起点、终点的关系的理解，以及对坐标运算的灵活应用. （2）向量的坐标运算是向量运算的数量表达形式，更能利用代数知识解决，也是向量被广泛应用的基础.,知能迁移2（2009辽宁文，13）在平面直角坐标系xOy中，四边形ABCD的边ABDC，ADBC.已知A（-2，0），B（6，8），C（8，6），则D点的坐标为 . 解析 设D点的坐标为（x,y）,由题意知 , 即（2，-2）=(x+2,y)，所以x=0,y=-2,D(0,-2).,(0,-2),题型三 平行向量的坐标运算 【例3】 （12分）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）若（a+kc）(2b-a)，求实数k; (2)设d=(x,y)满足(d-c)(a+b)且|d-c|=1,求d. （1）由两向量平行及两向量平行的条件得出关于k的方程，从而求出实数k的值. （2）由两向量平行及|d-c|=1得出关于x,y的两个方程，解方程组即可得出x,y的值，从而求出d.,思维启迪,解 （1）（a+kc）（2b-a）， 又a+kc=(3+4k,2+k),2b-a=(-5,2), 2分 2(3+4k)-(-5)(2+k)=0, 4分 k=- . 6分 （2）d-c=(x-4,y-1),a+b=(2,4), 又(d-c)(a+b)且|d-c|=1, 4(x-4)-2(y-1)=0 (x-4)2+(y-1)2=1, 8分,12分 向量平行的坐标公式实质是把向量问题转 化为实数的运算问题.通过坐标公式建立参数的方 程，通过解方程或方程组求得参数，充分体现了方程 思想在向量中的应用.,探究提高,解得,10分,知能迁移3 已知点O（0，0），A（1，2），B（4，5）且 （1）求点P在第二象限时，实数t的取值范围； （2）四边形OABP能否为平行四边形？若能，求出相应的实数t;若不能，请说明理由. 解 O（0，0），A（1，2），B（4，5）， =（1，2）， =（4-1，5-2）=（3，3）. （1）设P（x，y），则 =（x，y），若点P在第二象限， x0 y0,则,且(x,y)=(1,2)+t(3,3),x=1+3t 1+3t0 y=2+3t 2+3t0, （2）因为 =（1，2）， （3-3t，3-3t）， 若四边形OABP为平行四边形，则 3-3t=1 3-3t=2,无解， 四边形OABP不可能为平行四边形., ,方法与技巧 1.坐标的引入使向量的运算完全代数化，成了数形结合的载体，也加强了向量与解析几何的联系. 2.中点坐标公式：P1（x1,y1）,P2(x2,y2),则P1P2中点P的坐标为 在ABC中，若A（x1，y1），B（x2，y2）， C（x3，y3），则ABC的重心G的坐标为,思想方法 感悟提高,失误与防范 1.要区分点的坐标与向量的坐标的区别，尽管在形式上它们完全一样，但意义完全不同，向量的坐标中同样有方向与大小的信息. 2.在处理分点问题比如碰到条件“若P是线段AB的分点，且|PA|=2|PB|”时，P可能是AB的内分点，也可能是AB的外分点，即可能的结论有： 或 3.数学上的向量是自由向量，向量x=(a,b)经过平移后得到的向量的坐标仍是（a,b）.,一、选择题 1.（2009湖北文，1）若向量a=(1,1),b=(-1,1), c=(4,2),则c= （ ） A.3a+b B.3a-b C.-a+3b D.a+3b 解析 设c=xa+yb,则(4,2)=x(1,1)+y(-1,1), 4=x-y, x=3. 2=x+y. y=-1.,定时检测,B,故c=3a-b.,2.若a=(2cos ,1),b=(sin ,1), 且ab，则tan 等于 （ ） A.2 B. C.-2 D. 解析 ab，2cos 1=sin .tan =2.,A,3.已知向量a=(1,2),b=(0,1),设u=a+kb,v=2a-b，若 uv，则实数k的值为 （ ） A.-1 B. C. D.1 解析 u=（1，2）+k（0，1）=（1，2+k）， v=（2，4）-（0，1）=（2，3），又uv， 13=2（2+k），得k= .,B,4.（2009重庆文，4）已知向量a=(1,1),b=(2,x).若a+b与4b-2a平行，则实数x的值是 （ ） A.-2 B.0 C.1 D.2 解析 a+b=(3,1+x),4b-2a=(6,4x-2),a+b与4b-2a平行，则4x-2=2(1+x),x=2.,D,5.已知向量 =（1，-3）， =（2，-1）， =（m+1，m-2），若点A、B、C能构成三角形，则实数m应满足的条件是 （ ） A.m-2 B.m C.m1 D.m-1 解析 若点A、B、C不能构成三角形，则只能共线. (2，-1)-（1，-3）=(1，2)， （m+1，m-2）-（1，-3）=（m，m+1）. 假设A、B、C三点共线， 则1(m+1)-2m=0,即m=1. 若A、B、C三点能构成三角形，则m1.,C,6.已知O为原点，A、B是两定点， =a， =b，且点P关于点A的对称点为Q，点Q关于点B的对称点为R，则 等于 （ ） A.a-b B.2（a-b） C.2（b-a） D.b-a 解析 设 =a=（x1，y1）， =b=（x2，y2）， 则A（x1，y1），B（x2，y2）. 设P（x，y），则由中点坐标公式可得 Q（2x1-x,2y1-y）,R(2x2-2x1+x,2y2-2y1+y). (2x2-2x1,2y2-2y1) =2(x2,y2)-2(x1,y1),即 =2（b-a）.,C,二、填空题 7.（2009广东理，10）若平面向量a，b满足|a+b|=1,a+b平行于x轴，b=(2，-1),则a= . 解析 |a+b|=1,a+b平行于x轴，故a+b=(1,0)或（-1，0）,a=(1,0)-(2,-1)=(-1,1)或a(-1,0) -（2，-1）=（-3，1）. 8.已知向量a=(2x+1,4),b=(2-x,3)，若ab，则实数x的值等于 . 解析 由ab得3(2x+1)=4(2-x),解得x= .,(-1,1),或（-3，1）,9.已知向量集合M=a|a=（1，2）+ （3，4）， R，N=b|b=（-2，-2）+（4，5）， R，则MN= . 解析 由(1,2)+ 1(3,4)=(-2,-2)+ 2(4,5), MN=(-2,-2).,(-2,-2),三、解答题 10.已知A(1,-2),B（2，1），C（3，2），D（-2， 3），以 ， 为一组基底来表示 . 解 =(1，3)， =(2，4)， =(-3，5)， =（-4，2）， =（-5，1）， （-3，5）+（-4，2）+（-5，1）=（-12，8).,根据平面向量基本定理，必存在唯一实数对m,n 使得 （-12，8）=m（1，3）+n（2，4）. -12=m+2n, 8=3m+4n, ,得m=32，n=-22.,11.已知A(-2，4),B（3，-1）,C（-3，-4）.设 =a， =b， =c，且 =3c， =-2b， （1）求：3a+b-3c； （2）求满足a=mb+nc的实数m,n. 解 由已知得a=(5,-5),b=(-6,-3),c=(1,8). (1)3a+b-3c =3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8) =(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42). (2)mb+nc=(-6m+n,-3m+8n), -6m+n=5 m=-1 -3