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文檔簡(jiǎn)介

第五章平面向量與復(fù)數(shù)

5.1平面向量的概念及線(xiàn)性運(yùn)算

【考試要求】

1.理解平面向量的意義、幾何表示及向量相等的含義2掌握向量的加法、減法運(yùn)算,并理解

其幾何意義及向量共線(xiàn)的含義.3.了解向量線(xiàn)性運(yùn)算的性質(zhì)及其幾何意義.

【知識(shí)梳理】

I.向量的有關(guān)概念

(1)向量:既有大小又有方面的量叫做向量,向量的大小叫做向量的長(zhǎng)度(或模).

(2)零向量:長(zhǎng)度為。的向量,記作().

(3)單位向量:長(zhǎng)度等于1個(gè)單位長(zhǎng)度的向量.

(4)平行向量:方向相同或相反的非零向量,也叫做共線(xiàn)向量,規(guī)定:零向量與任意向量平行.

(5)相等向量:長(zhǎng)度相等且方向相同的向量.

(6)相反向量:長(zhǎng)度相等且方向相反的向量.

2.向量的線(xiàn)性運(yùn)算

向量

法則(或幾何意義)運(yùn)算律

運(yùn)算

交換律:a+b=b+a;

加法三角形法則

結(jié)合律:(a+b)-?-c=a+(b+c)

a

平行四邊形法則

^b∕7?a-b

減法a—?=α+(—b)

幾何意義

Ual=囚同,當(dāng)2>0時(shí),力的方向與α的方向

如0)=G?)α;

相同;

數(shù)乘(λ-?-μ)a=λa-?-μa;

當(dāng)力<0時(shí),上的方向與α的方向相反;

λ(a-?-b)=λa~?~λb

當(dāng)Z=O時(shí),2α=Q

3.向量共線(xiàn)定理

向量α(α≠O)與方共線(xiàn)的充要條件是:存在唯一一個(gè)實(shí)數(shù)人使得曰

【常用結(jié)論】

1.一般地,首尾順次相接的多個(gè)向量的和等于從第一個(gè)向量起點(diǎn)指向最后一個(gè)向量終點(diǎn)的向

量,即屬工+及五+不五H---?-An-?An=MA,,,特別地,一個(gè)封閉圖形,首尾連接而成的向量

和為零向量.

2.若尸為線(xiàn)段A3的中點(diǎn),。為平面內(nèi)任意一點(diǎn),則5>=京蘇+協(xié)).

3.若A,B,C是平面內(nèi)不共線(xiàn)的三點(diǎn),則兩+兩+正=OoP為AABC的重心,ΛP=∣(AB

+AQ.

4.若后=%為+〃次(九〃為常數(shù)),則A,B,C三點(diǎn)共線(xiàn)的充要條件是2+〃=1.

5.對(duì)于任意兩個(gè)向量4,b,都有IlaLIwWla±B∣≤∣ɑ∣+∣Zψ

【思考辨析】

判斷下列結(jié)論是否正確(請(qǐng)?jiān)诶ㄌ?hào)中打“J”或“X”)

(I)Ial與向是否相等,與a,方的方向無(wú)關(guān).(√)

(2)若向量4與6同向,且悶>步|,則α>b.(X)

(3)若向量施與向量歷是共線(xiàn)向量,則A,B,C,。四點(diǎn)在一條直線(xiàn)上.(X)

(4)起點(diǎn)不同,但方向相同且模相等的向量是相等向量.(J)

【教材題改編】

1.給出下列命題:

①若“與Z>都是單位向量,則α=Z>:

②直角坐標(biāo)平面上的X軸、y軸都是向量;

③若用有向線(xiàn)段表示的向量俞與俞不相等,則點(diǎn)M與N不重合;

④海拔、溫度、角度都不是向量.

則所有正確命題的序號(hào)是()

A.①②B.①③

C.②③D.③④

答案D

解析①錯(cuò)誤,由于單位向量長(zhǎng)度相等,但是方向不確定;②錯(cuò)誤,由于只有方向,沒(méi)有大

小,故X軸、),軸不是向量;③正確,由于向量起點(diǎn)相同,但長(zhǎng)度不相等,所以終點(diǎn)不同;

④正確,海拔、溫度、角度只有大小,沒(méi)有方向,故不是向量.

2.下列各式化簡(jiǎn)結(jié)果正確的是()

K.AB+AC=BC

B.AM+MB+BO+OM=AM

C.AB+JBC-AC=O

D.AB-AD-DC=BC

答案B

3.已知α與B是兩個(gè)不共線(xiàn)的向量,且向量α+勸與-3—3α)共線(xiàn),則4=.

答案-?

解析由題意知存在k∈R,

使得“+肪=A[-(b-3α)],

題型一平面向量的概念

例1(1)給出下列命題,正確的有()

A.若兩個(gè)向量相等,則它們的起點(diǎn)相同,終點(diǎn)相同

B.若A,B,C,。是不共線(xiàn)的四點(diǎn),旦贏=比,則四邊形為平行四邊形

C.α=力的充要條件是同=Ibl且“〃分

D.已知九〃為實(shí)數(shù),若λa=μb,則α與》共線(xiàn)

答案B

解析A錯(cuò)誤,兩個(gè)向量起點(diǎn)相同,終點(diǎn)相同,則兩個(gè)向量相等,但兩個(gè)向量相等,不一定

有相同的起點(diǎn)和終點(diǎn);

B正確,因?yàn)锽=比,所以IBI=I比I且贏〃虎,又A,B,C,力是不共線(xiàn)的四點(diǎn),所以

四邊形ABCZ)為平行四邊形;

C錯(cuò)誤,當(dāng)α〃力且方向相反時(shí),即使Ial=I臼,也不能得到α=b,所以Ial=Ibl且a〃b不是α

=b的充要條件,而是必要不充分條件;

D錯(cuò)誤,當(dāng)a=〃=0時(shí),α與b可以為任意向量,滿(mǎn)足癡=〃6,但α與b不一定共線(xiàn).

(2)如圖,在等腰梯形ABC。中,對(duì)角線(xiàn)AC與8。交于點(diǎn)尸,點(diǎn)E,尸分別在腰AO,Be上,

EF過(guò)點(diǎn)P,且E尸〃AB,則下列等式中成立的是()

A.AD=BCB.AC=BD

C.PE=PFD.EP=PF

答案DDC

【備選】

下列命題為假命題的是()

A.若α與b為非零向量,且a〃b,則α+B必與ɑ或b平行

B.若e為單位向量,且a〃e,則α=∣α∣e

C.兩個(gè)非零向量α,b,若|a—加=Ial+1臼,則α與方共線(xiàn)且反向

D.“兩個(gè)向量平行”是“這兩個(gè)向量相等”的必要不充分條件

答案B

思維升華平行向量有關(guān)^念的四個(gè)關(guān)注點(diǎn)

(1)非零向量的平行具有傳遞性.

(2)共線(xiàn)向量即為平行向量,它們均與起點(diǎn)無(wú)關(guān).

(3)向量可以平移,平移后的向量與原向量是相等向量.

⑷Ai是與α同方向的單位向量.

跟蹤訓(xùn)練1(1)下列命題不正確的是()

A.零向量是唯一沒(méi)有方向的向量

B.零向量的長(zhǎng)度等于O

C.若a,b都為非零向量,則使R+需=O成立的條件是“與》反向共線(xiàn)

D.若a=b,b—c,則α=c

答案A

解析A項(xiàng),零向量是有方向的,其方向是任意的,故A錯(cuò)誤;

B項(xiàng),由零向量的定義知,零向量的長(zhǎng)度為0,故B正確;

C項(xiàng),因?yàn)槠媾c日都是單位向量,所以只有當(dāng)合與卷是相反向量,即。與力是反向共線(xiàn)時(shí)才

成立,故C正確;

D項(xiàng),由向量相等的定義知D正確.

⑵對(duì)于非零向量""a+b=0”是“。〃在”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

答案A

解析若α+?=0,

則α=-Z>,則α〃人即充分性成立;若α〃從則“=一5不一定成立,即必要性不成立,

即aa+b=On是tia∕∕bn的充分不必要條件.

題型二平面向量的線(xiàn)性運(yùn)算

命題點(diǎn)1向量加、減法的幾何意義

例2(2022?濟(jì)南模擬)已知單位向量ei,?2,…,C2023,則0+。2+…+e2023∣的最大值是,

最小值是.

答案20230

解析當(dāng)單位向量e∣,62,…,62023方向相同時(shí),

?e↑+e2-?-----Fc2023∣取得最大值,

?e?+c2~?-----FO23∣=IelI+k2∣H----∏C2023∣

=2023;

當(dāng)單位向量Cl,€2,?2023首尾相連時(shí),

Cl+e2∏-----(-62023=0,

所以忸1+。2+…+?2023∣的最小值為0.

命題點(diǎn)2向量的線(xiàn)性運(yùn)算

例3如圖,在四邊形ABeZ)中,AB//CDfABLADfAB=2AD=2CD9E是BC邊上一點(diǎn),

且慶?=3病,E是AE的中點(diǎn),則下列關(guān)系式不正確的是()

A.BC=-∣AB+Ab

—?1—*■1—?

BAF=^AB+^AD

C.BF=—∣AB+∣AD

—*If2f

DCF=-τAB~^AD

0?

答案C

—111>?A—?—?—?1—?1??

解析因?yàn)锽C=BA+A。+。C=-AB+Aθ+,4B=一爹AB+A。,

所以選項(xiàng)A正確;

,fIfIf.

因?yàn)锳∕7=∕AE=1(A8+8E)

=^AB÷∣BC^,

而病=-^AB+AD,

-1-?1-?

代入可得AF=鏟8+鏟O,

所以選項(xiàng)B正確;

因?yàn)闈?jì)=酢

-A1-?1—?

↑f^AF=^AB+^AD,

-?2-?1-?

代入得BF=-^AB+^AD,

所以選項(xiàng)C不正確;

因?yàn)閑>=6b+而+Z>

=-∣AB-AO+AF,

-?1-?1-?

而A∕7=]AB+1At>,

-*,1-?2-

代入得r

C7=-0TAB—Τ5AD,

所以選項(xiàng)D正確.

命題點(diǎn)3根據(jù)向量線(xiàn)性運(yùn)算求參數(shù)

I

_…AIA__”-A…IA

例4(2022?青島模擬)已知平面四邊形ABCf)滿(mǎn)足AO=[8C,平面內(nèi)點(diǎn)E滿(mǎn)足5E=3CE,CD

與AE交于點(diǎn)M,若8M=x48+yAO,則x+y等于()

55

--

2-2

A.CB.

4D.4

--

3-3

答案C

解析如圖所示,

易知BC=4AD,

CE=2AD,

BM=AM-AB

1—?—?

=^AE~AB

=∣(AB+BE)-AB

=∣(Λβ+6AD)-Aβ

2-*,—?

=--^AB+2AD,

4

.??x?-ry=y

【備選】

1.(2022?資陽(yáng)模擬)在△ABC中,A。為BC邊上的中線(xiàn),若點(diǎn)。滿(mǎn)足45=2麗,則比等于()

A.—∣AB+∣ACB.∣AB-∣AC

C.^AB~^ACD.—∣?B+5C

答案A

解析如圖所示,

BDC

:。為8C的中點(diǎn),

ΛAD=∣(Aβ+AC),

":A0=20b,

.".AO=∣ΛL>=∣AB+∣AC,

δc=ΛC-Ab=AC-(∣AB+∣AC^

2.(2022?長(zhǎng)春調(diào)研)在aABC中,延長(zhǎng)BC至點(diǎn)M使得8C=2CM,連接AM,點(diǎn)N為AMt

一點(diǎn)且病=;M/,若嘉=*^+〃元,則λ+μ等于()

?-?B.5

答案A

解析由題意,知病=gQ/=:(A8+麗/)

1一13一

=WAB+gX/BC

11—?—*?

=^AB+^(AC-AB)

=—^AB÷^AC,

又俞=>lB+∕E,

所以a=-4,n-y則4+〃='.

思維升華平面向量線(xiàn)性運(yùn)算的常見(jiàn)類(lèi)型及解題策略

(1)向量求和用平行四邊形法則或三角形法則;求差用向量減法的幾何意義.

⑵求參數(shù)問(wèn)題可以通過(guò)向量的運(yùn)算將向量表示出來(lái),進(jìn)行比較,求參數(shù)的值.

跟蹤訓(xùn)練2(1)點(diǎn)G為AABC的重心,設(shè)壽=α,GC=b,則施等于()

31

A.b~2aB.于一R

31

C^a?r~^bD.2a~?~b

答案A

解析如圖所示,由題意可知

BG=^GC,

故靠=A'-2成;=5-2”.

⑵(2022?大連模擬)在AABC中,AD=2DB,AE=2EC,P為線(xiàn)段OE上的動(dòng)點(diǎn),^AT=λAB+

μAC,λ,∕z∈R,則2+"等于()

23

-C-2

A.B.32D.

答案B

解析如圖所示,由題意知,

AE=^AC,AD—^AB,

設(shè)麗=薪,

所以壽=?B+次=?b+x流

=AD+x(AE-AD)

=xAE+(1-χ)AD

=∣xAC+∣(I-χ)AB,

22

所以〃=尹,2=2(1—?),

222

所以7+〃=qx+q(l—x)=q.

A

題型三共線(xiàn)定理及其應(yīng)用

例5設(shè)兩向量α與力不共線(xiàn).

(1)若B=α+A,BC=2a+Sb,CO=3(α-?).求證:A,B,。三點(diǎn)共線(xiàn);

(2)試確定實(shí)數(shù)公使履+Z>和α+kb共線(xiàn).

⑴證明'."AB=a+b,fiC=2α+8?,

CD=3(a~b).

彷=反'+δb=2α+8Z>+3(α—Z>)=2α+8Z>+3α-3b=5(α+3)=5Ak.?.矗,冊(cè)共線(xiàn),

又它們有公共點(diǎn)B,

.?.A,B,。三點(diǎn)共線(xiàn).

(2)解..Na+〃與α+姑共線(xiàn),.?.存在實(shí)數(shù)九

使ka+b-λ{(lán)a+kb),即ka+b-λa+λkb,

(?—λ)a=(λk—1)?.

Va,力是不共線(xiàn)的兩個(gè)向量,

.,.k-λ=λk~?=O,,必一I=0,Λ?=±l.

【備選】

1.已知「是AABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),且滿(mǎn)足或+而+元=2誦,若SAABC=6,則△/?B的

面積為()

A.2B.3

C.4D.8

答案A

解析?'^+PB+PC=2AB=2(PB-^),

:.3R\=PB-PC=CB,

:.PA//CB,且兩向量方向相同,

.S^ABCBC_\CB\

s^PABAP向I''

6

又SAABC=6,??S△附8=1=2.

2.設(shè)兩個(gè)非零向量。與b不共線(xiàn),若”與b的起點(diǎn)相同,且”,力,∕α+b)的終點(diǎn)在同一條

直線(xiàn)上,則實(shí)數(shù),的值為.

答案;

解析?:a,ib,g(α+方)的終點(diǎn)在同一條直線(xiàn)上,且〃與〃的起點(diǎn)相同,

.*.a-tb與Q—;(a+b)共線(xiàn),

21

即a-tb與共線(xiàn),

工存在實(shí)數(shù)大使αf=乂|°一;“

又。,、為兩個(gè)不共線(xiàn)的非零向量,

r2.C3

lι=τ2,兒=5,

???≡1

U=到U—

思維升華利用共線(xiàn)向量定理解題的策略

(l)α"b0α=M(Z>WO)是判斷兩個(gè)向量共線(xiàn)的主要依據(jù).

⑵若a與b不共線(xiàn)且λa=μb,則λ=∕∕=0.

(3)OA=λOB+μO(píng)C(λ,〃為實(shí)數(shù)),若A,B,C三點(diǎn)共線(xiàn),則%+〃=1.

跟蹤訓(xùn)練3⑴若α,。是兩個(gè)不共線(xiàn)的向量,已知就V=α—26,PN=2a+kb,PQ=3a-b,

若M,N,。三點(diǎn)共線(xiàn),則左等于()

A.-1B.1C.∣D.2

答案B

解析由題意知,

NQ=PQ-PN=a-(k+1)?,

因?yàn)镸,N,Q三點(diǎn)共線(xiàn),故存在實(shí)數(shù)九

使得加=4口,

即α-25=4α—(A+l)b],解得4=1,k=l.

(2)如圖,已知A,B,C是圓。上不同的三點(diǎn),線(xiàn)段Co與線(xiàn)段AB交于點(diǎn)。(點(diǎn)。與點(diǎn)。不

重合),若無(wú)=7品+〃5及人〃?R),則2+〃的取值范圍是()

'A

A.(0,1)B.(1,+∞)

C.(1,√2]D.(-1,0)

答案B

解析因?yàn)榫€(xiàn)段C。與線(xiàn)段AB交于點(diǎn)。,

所以O(shè),C,。三點(diǎn)共線(xiàn),

所以無(wú)與心共線(xiàn),

設(shè)女=M無(wú)>,則,">1,

因?yàn)槔?=∕3λ+〃仍,

所以mδb=λOA+μO(píng)B,

可得應(yīng)>=簫λ+?(克,

因?yàn)锳,B,。三點(diǎn)共線(xiàn),

所以?+'=∣,可得,+〃=加>1,

所以2+〃的取值范圍是(1,÷°°).

課時(shí)精練

1.如圖所示,在正六邊形ABCDE尸中,法+δb+那等于()

A.0B.BE

C.ADD.CF

答案D

解析根據(jù)正六邊形的性質(zhì),

易得,BA+CD+EF=BA+AF+EF

=BF+CB=CF.

2.若α,b為非零向量,則端=看”是“。,分共線(xiàn)”的()

A.充要條件

B.充分不必要條件

C.必要不充分條件

D.既不充分也不必要條件

答案B

解析W卷分別表示與。,5同方向的單位向量,合=卷,則有。,》共線(xiàn),而a,》共線(xiàn),

則防日是相等向量或相反向量,所以端=言'是%,力共線(xiàn)”的充分不必要條件.

3.設(shè)α=(0+δb)+(正+5λ),8是一個(gè)非零向量,則下列結(jié)論不正確的是()

A.a∕∕bB.a+b=a

C.a+b=bD.∣α+?∣=∣α∣+∣ft∣

答案B

解析由題意得,α=(A?+歷)+(正+方λ)=Zb+EI=0,且分是一個(gè)非零向量,所以a〃b

成立,所以A正確;由α+Z>=Z>,所以B不正確,C正確;由∣α+6∣=∣b∣,∣α∣+Ibl=I6|,

所以∣α+b∣=⑷+步所以D正確.

4.(2022?汕頭模擬)下列命題中正確的是()

A.若α〃兒則存在唯一的實(shí)數(shù)力使得Q=助

B.若b〃c,則a〃c

C.若α√>=0,則α=0或B=O

D.∣α∣-∣?∣≤∣α+?∣≤∣α∣+∣?∣

答案D

解析若α〃乩且B=0,則可有無(wú)數(shù)個(gè)實(shí)數(shù)/使得α=勸,故A錯(cuò)誤;

若α〃db∕∕c(b≠O),則a〃c,若6=0,

則dC不一定平行,故B錯(cuò)誤;

若。山=0,也可以為。_£方,故C錯(cuò)誤;

根據(jù)向量加法的三角形法則和向量減法的幾何意義知,⑷一向W∣a+b∣<間+網(wǎng)成立,故D正

確.

5.在平行四邊形ABCD中,啟與訪(fǎng)交于點(diǎn)O,E是線(xiàn)段OZ)的中點(diǎn).若啟=",BD=b,

則AE等于()

/1,

c.5αl+a

答案C

解析如圖所示,

?'AC=a,BD=b,

:.AD=AOA-Ob

.,.AE=AD-ED=^a+^b~^b

6.下列說(shuō)法正確的是()

A.向量前與向量防的長(zhǎng)度相等

B.兩個(gè)有共同起點(diǎn),且長(zhǎng)度相等的向量,它們的終點(diǎn)相同

C.向量Q與8平行,則α與b的方向相同或相反

D.向量的模是一個(gè)正實(shí)數(shù)

答案A

解析A項(xiàng),贏與晶的長(zhǎng)度相等,方向相反,正確;

B項(xiàng),兩個(gè)有共同起點(diǎn)且長(zhǎng)度相等的向量,若方向也相同,則它們的終點(diǎn)相同,故錯(cuò)誤;

C項(xiàng),向量α與b平行時(shí),若“或》為零向量,不滿(mǎn)足條件,故錯(cuò)誤;

D項(xiàng),向量的模是一個(gè)非負(fù)實(shí)數(shù),故錯(cuò)誤.

7.如圖,在平行四邊形ABC。中,E為BC的中點(diǎn),F(xiàn)為。E的中點(diǎn),若亦=xA?+汕,則

X等于()

,3c2

A-4B-3

c?2D4

答案C

解析連接AE(圖略),因?yàn)槭瑸镺E的中點(diǎn),

-A1-A-A

所以AjF=2(AZ)+AE),

-?-A—?—?1-A—?J-?

而AE=A8+8E=A8+]BC=A8+]AD,

—?1―?—?

所以AF=2(A£>+AE)

=XAb+矗+垣)

=^AB+^AD9

ff3f

又A/=XA8+]AD,

所以X=g.

8.莊嚴(yán)美麗的國(guó)旗和國(guó)徽上的五角星是革命和光明的象征.正五角星是一個(gè)非常優(yōu)美的幾何

圖形,且與黃金分割有著密切的聯(lián)系,在如圖所示的正五角星中,以A,B,C,D,E為頂

PT?∣5-↑

點(diǎn)的多邊形為正五邊形,且糅=H-.下列關(guān)系中正確的是()

/11乙

f-y∣5-?-↑f

ABP-TS=N2RS

一,一√5+l->

B.CQ+TP=JL2一75

C.ES-AP=^l~lBQ

D.行+麗=木丁為

答案A

由題意得,BP-TS=TE-TS=SE=^~^=^γ^-

解析RS,所以A正確;Cβ+7P=Λ4+

2

方=6=呼」分,所以B錯(cuò)誤;ES-AP=RC-QC^RQ=^~?QB,所以C錯(cuò)誤;AT+BQ

^sb+RD,杏二?7?=欣=國(guó))一豆),若行+麗=#Jd,則立)=0,不符合題意,所以

D錯(cuò)誤.

9.(2022?太原模擬)已知不共線(xiàn)向量α,b,矗=fα-b(f∈R),AC=2a+3b,若A,B,C三點(diǎn)

共線(xiàn),則實(shí)數(shù)f=.

2

案-

3

解析因?yàn)锳,B,C三點(diǎn)共線(xiàn),所以存在實(shí)數(shù)K使得AB=?AC,

所以ta-b=k(2a+3b)=2ka+3kb,

即(L2k)α=(3k+l)A

t~2k=0,

因?yàn)棣?5不共線(xiàn),所以,

3?+l=0,

k=~y

解得<

2

=^3?

10.已知aABC的重心為G,經(jīng)過(guò)點(diǎn)G的直線(xiàn)交A8于。,交4C于E,^M)=λAB,AE=μAC,

則升齊---------

答案3

解析如圖,設(shè)尸為BC的中點(diǎn),

BFC

-*?2->?1-?-?

則AG=]AF=I(A3+AC),

又矗=TAB,AC=~AE,

?〃

.'.AG=^^AD+^^AE,

又G,D,E三點(diǎn)共線(xiàn),

.,.]+;=1,即5+1=3.

3/3〃λμ

11.若正六邊形ABCOEb的邊長(zhǎng)為2,中心為0,則|而+歷+①I(mǎi)=.

答案2小

解析正六邊形ABCnE/中,EB+δb+CA^Eθ+DC+θb+CA=Eb+DA^EA,

在aAEF中,NAFE=I20°,AF=EF=2,

Λ∣E4∣=√22+22-2×2×2×COS120o=2√3,

gP∣Eβ+(9D+CA∣=2√3.

12.在平行四邊形ABCQ中,點(diǎn)M為BC邊的中點(diǎn),AC=λAM+μBD,貝底+〃=.

燒案-

口案3

解析+∕z(Ab-Aβ)

=(D誦+仔+〃)Ab,

又因?yàn)?=B+Q),

所以2+〃=/

13.點(diǎn)P是aABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),且滿(mǎn)足I麗一元|一|麗+正一2兩=0,則AABC是

________三角形.

答案直角

解析

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