新人教版必修四高中数学精讲优练课型第二章平面向量242平面向量数量积的坐标表示、模、夹角课件.ppt
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1、2.4.2平面向量数量积的坐标表示、模、夹角【知识提炼知识提炼】1.1.两向量的数量积与两向量垂直的坐标表示两向量的数量积与两向量垂直的坐标表示设向量设向量a=(x=(x1 1,y y1 1),b=(x=(x2 2,y y2 2),a与与b的夹角为的夹角为.数量积数量积两个向量的数量积等于两个向量的数量积等于_即:即:ab=_=_向量垂直向量垂直ab_它们对应坐标的乘积的和它们对应坐标的乘积的和.x x1 1x x2 2+y+y1 1y y2 2x x1 1x x2 2+y+y1 1y y2 2=0=02.2.与向量的模、夹角相关的三个重要公式与向量的模、夹角相关的三个重要公式(1)(1)向量
2、的模:设向量的模:设a=(x=(x,y)y),则,则|a|=_.|=_.(2)(2)两点间的距离公式:若两点间的距离公式:若A(xA(x1 1,y y1 1),B(xB(x2 2,y y2 2),则,则|=|=_._.(3)(3)向量的夹角公式:设两非零向量向量的夹角公式:设两非零向量a=(x=(x1 1,y y1 1),b=(x=(x2 2,y y2 2),a与与b的夹角为的夹角为,则则cos=_.cos=_.22xyAB 221212xxyy|a bab121222221122x xy yxyxy【即时小测即时小测】1.1.思考下列问题思考下列问题.(1)(1)向量向量a=(x=(x1 1
3、,y y1 1),b=(x=(x2 2,y y2 2)的数量积仍是向量,其坐标为的数量积仍是向量,其坐标为(x(x1 1x x2 2,y y1 1y y2 2)对吗?对吗?提示:提示:不对不对.向量向量a=(x=(x1 1,y y1 1),b=(x=(x2 2,y y2 2)的数量积为实数,其值为的数量积为实数,其值为x x1 1x x2 2+y+y1 1y y2 2.(2)(2)向量向量a=(x=(x1 1,y y1 1),b=(x=(x2 2,y y2 2),则向量,则向量a在向量在向量b方向上的投影能用方向上的投影能用a,b的坐标表示吗?的坐标表示吗?提示:提示:能能.向量向量a在向量在
4、向量b方向上的投影为方向上的投影为|a|cos|cos(为向量为向量a与与b的的夹角夹角),而,而coscos=,所以,所以|a|cos|cos=|a bab12122222x xy y.xya bb2.2.已知已知a=(-3=(-3,4)4),b=(5=(5,2)2),则,则ab的值是的值是()A.23A.23B.7B.7C.-23C.-23D.-7D.-7【解析解析】选选D.D.由数量积的计算由数量积的计算公式,公式,ab=(-3=(-3,4)4)(5(5,2)=2)=-3-35+45+42=-7.2=-7.3.3.已知向量已知向量a=(x-5=(x-5,3)3),b=(2=(2,x)x)
5、,且,且ab,则由,则由x x的值构成的集合是的值构成的集合是()A.2A.2,33B.-1B.-1,66C.2C.2D.6D.6【解析解析】选选C.C.因为因为a=(x-5=(x-5,3)3),b=(2=(2,x)x),又又ab,所以,所以ab=2(x-5)+3x=0=2(x-5)+3x=0,解得,解得x=2x=2,则由,则由x x的值构成的集合是的值构成的集合是2.2.4.4.已知已知a=(1=(1,),b=(-2=(-2,0)0),则,则|a+b|=_.|=_.【解析解析】因为因为a+b=(-1=(-1,),所以所以|a+b|=|=答案:答案:2 23221 32.35.5.a=(-4=
6、(-4,3)3),b=(1=(1,2)2),则,则2|2|a|2 2-3-3ab=_.=_.【解析解析】因为因为a=(-4=(-4,3)3),所以所以2|2|a|2 2=ab=-4=-41+31+32=2.2=2.所以所以2|2|a|2 2-3-3ab=50-3=50-32=44.2=44.答案:答案:44 44 22224350.【知识探究知识探究】知识点知识点1 1 平面向量数量积及模的表示平面向量数量积及模的表示观察如图所示内容,回答下列问题:观察如图所示内容,回答下列问题:问题问题1 1:向量的数量积的坐标公式适用于任何两个向量吗?:向量的数量积的坐标公式适用于任何两个向量吗?问题问题
7、2 2:向量的模的坐标表示可以解决哪些问题?:向量的模的坐标表示可以解决哪些问题?【总结提升总结提升】1.1.数量积坐标表示的作用及记忆口诀数量积坐标表示的作用及记忆口诀(1)(1)作用:数量积的坐标表示的实质是用向量的坐标计算数量积的一个公式;它实现了向量作用:数量积的坐标表示的实质是用向量的坐标计算数量积的一个公式;它实现了向量的数量积的运算与两向量的坐标的运算的转化,从而将它们联系起来的数量积的运算与两向量的坐标的运算的转化,从而将它们联系起来.(2)(2)记忆口诀:数量积的坐标表示可简记为记忆口诀:数量积的坐标表示可简记为“对应相乘计算和对应相乘计算和”.2.2.向量的模的坐标运算的实
8、质向量的模的坐标运算的实质向量的模即为向量的长度,其大小应为平面直角坐标系中两点间的距向量的模即为向量的长度,其大小应为平面直角坐标系中两点间的距离,如离,如a=(x=(x,y)y),则在平面直角坐标系中,一定存在点,则在平面直角坐标系中,一定存在点A(xA(x,y)y),使,使得得 =a=(x=(x,y)y),所以,所以|=|=|a|=|=,即,即|a|为点为点A A到原点的距离到原点的距离.同样若同样若A(xA(x1 1,y y1 1),B(xB(x2 2,y y2 2),则,则 =(x=(x2 2-x-x1 1,y y2 2-y-y1 1),所以,所以|=|=即平面直角坐标系中任意两点间
9、的距离公式即平面直角坐标系中任意两点间的距离公式.由由此可知向量的模的运算实质即为平面直角坐标系中两点间的距离的运算此可知向量的模的运算实质即为平面直角坐标系中两点间的距离的运算.OAOA22xyAB AB 222121xxyy,知识点知识点2 2 向量垂直、夹角余弦值的坐标表示向量垂直、夹角余弦值的坐标表示观察如图所示内容,回答下列问题:观察如图所示内容,回答下列问题:问题问题1 1:两个向量夹角公式的条件是什么?:两个向量夹角公式的条件是什么?问题问题2 2:两个向量的数量积和两个向量夹角的余弦值有何关系?:两个向量的数量积和两个向量夹角的余弦值有何关系?问题问题3 3:两个向量垂直条件与
10、平行条件的运算有何区别?:两个向量垂直条件与平行条件的运算有何区别?【总结提升总结提升】1.1.向量垂直的坐标表示向量垂直的坐标表示(1)(1)记忆口诀和注意问题记忆口诀和注意问题注意坐标形式下两向量垂直的条件与两向量平行的条件不要混淆,注意坐标形式下两向量垂直的条件与两向量平行的条件不要混淆,“abx x1 1x x2 2+y+y1 1y y2 2=0”=0”可可简记为简记为“对应相乘和为对应相乘和为0”0”;“abx x1 1y y2 2-x-x2 2y y1 1=0”=0”可简记为可简记为“交叉相乘差为交叉相乘差为0”.0”.(2)(2)可以解决的问题可以解决的问题应用公式可解决向量垂直
11、,两条直线互相垂直等问题应用公式可解决向量垂直,两条直线互相垂直等问题.2.2.平面向量夹角的余弦公式的应用条件及使用策略平面向量夹角的余弦公式的应用条件及使用策略(1)(1)应用条件应用条件已知两个非零向量的坐标,可以利用该公式求得夹角的余弦值已知两个非零向量的坐标,可以利用该公式求得夹角的余弦值.(2)(2)在不同表示形式下求向量夹角的策略在不同表示形式下求向量夹角的策略当当a,b是非坐标形式时,求是非坐标形式时,求a与与b的夹角,需求出的夹角,需求出ab,|a|和和|b|或直接得出它们之间的关或直接得出它们之间的关系系.若若a,b是坐标形式,则可直接利用公式是坐标形式,则可直接利用公式c
12、os=cos=求解求解.121222221122x xy yxyxy【题型探究题型探究】类型一类型一 平面向量数量积的坐标运算平面向量数量积的坐标运算【典例典例】1.(20151.(2015三明高一检测三明高一检测)已知向量已知向量a=(2=(2,1)1),b=(x=(x,2)2),且且ab=1=1,则,则x x的值为的值为()A.-A.-B.B.C.-1C.-1D.1D.12.2.已知向量已知向量a=(1=(1,3)3),b=(2=(2,5)5),c=(2=(2,1)1),求,求(1)2(1)2a(b-a).).(2)(2)(a+2+2b)c.(3)(3)a(bc).).1212【解题探究解
13、题探究】1.1.典例典例1 1中,利用哪个条件建立关于中,利用哪个条件建立关于x x的方程?的方程?提示:提示:根据根据ab=1=1建立关于建立关于x x的方程的方程.2.2.典例典例2 2中,向量数量积的运算满足哪些运算律?中,向量数量积的运算满足哪些运算律?提示:提示:向量数量积的运算满足数乘结合律向量数量积的运算满足数乘结合律(a)b=(=(ab)=a(b);满足分配律;满足分配律(a+b)c=ac+bc.【解析解析】1.1.选选A.A.因为因为a=(2=(2,1)1),b=(x=(x,2)2),所以,所以ab=2x+1=2x+12=12=1,解得解得x=-.x=-.2.(1)2.(1)
14、方法一:方法一:2 2a=2(1=2(1,3)=(23)=(2,6)6),b-a=(2=(2,5)-(15)-(1,3)=(13)=(1,2)2),所以所以2 2a(b-a)=(2)=(2,6)6)(1(1,2)=22)=21+61+62=14.2=14.方法二:方法二:2 2a(b-a)=2)=2ab-2-2a2 2=2(1=2(12+32+35)-2(1+9)=14.5)-2(1+9)=14.12(2)(2)方法一:方法一:a+2+2b=(1=(1,3)+2(23)+2(2,5)=(15)=(1,3)+(43)+(4,10)=(510)=(5,13)13),(a+2+2b)c=(5=(5,
15、13)13)(2(2,1)=51)=52+132+131=23.1=23.方法二:方法二:(a+2+2b)c=ac+2+2bc=1=12+32+31+2(21+2(22+52+51)=23.1)=23.(3)(3)因为因为bc=2=22+52+51=91=9,所以所以a(bc)=9)=9a=9(1=9(1,3)=(93)=(9,27).27).【方法技巧方法技巧】数量积运算的途径及注意点数量积运算的途径及注意点(1)(1)两条途径:一是先将各向量用坐标表示,直接进行数量积运算;二是先利用数量积的运两条途径:一是先将各向量用坐标表示,直接进行数量积运算;二是先利用数量积的运算律将原式展开,再依据
16、已知计算算律将原式展开,再依据已知计算.(2)(2)注意点:对于以图形为背景的向量数量积运算的题目,注意把握图形特征,并写出相应注意点:对于以图形为背景的向量数量积运算的题目,注意把握图形特征,并写出相应点的坐标即可求解点的坐标即可求解.【变式训练变式训练】已知已知a=(2=(2,-1)-1),b=(3=(3,-2)-2),则,则(3(3a-b)()(a-2-2b)=_.=_.【解析解析】因为因为ab=2=23+(-1)3+(-1)(-2)=8(-2)=8,a2 2=2=22 2+(-1)+(-1)2 2=5=5,b2 2=3=32 2+(-2)+(-2)2 2=13=13,所以所以(3(3a
17、-b)(a-2-2b)=3)=3a2 2-7-7ab+2+2b2 2=3=35-75-78+28+213=-15.13=-15.答案:答案:-15-15【一题多解一题多解】本题还可以采用以下方法:本题还可以采用以下方法:因为因为a=(2=(2,-1)-1),b=(3=(3,-2)-2),所以所以3 3a-b=(6=(6,-3)-(3-3)-(3,-2)=(3-2)=(3,-1)-1),a-2-2b=(2=(2,-1)-(6-1)-(6,-4)=(-4-4)=(-4,3).3).所以所以(3(3a-b)(a-2-2b)=3)=3(-4)+(-1)(-4)+(-1)3 3=-15.=-15.答案:
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