空间向量及其加减数乘运算
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8. 6 空间向量及其加减、数乘和数量积运算1.空间向量的有关概念(1) ___________________________________ 空间向量:在空间,我们把具有和的量叫做空间向量.(2) _________________________ 零向量:规定的向量叫做零向量.(3) __________________ 单位向量:的向量称为单位向量.(4) ___________________________________ 相反向量:与向量a 的向量,称为a 的相反向量,记为-a.(5) _________________________ 相等向量:的向量称为相等向量.(6) 空间向量的加法运算满足交换律及结合律:a+ b=__________ ;(a + b) + c = _______________ .2.空间向量的数乘运算⑴向量的数乘:实数入与空间向量a的乘积?a仍然是一个向量,称为向量的数乘.①当X _ 0时,入a与向量a方向相同;当X __ 0时,入a与向量a方向相反.②入a的长度是向量a的长度的________ 倍.(2) 空间向量的数乘运算满足分配律及结合律:①分配律:X(a+b)= __________ .②结合律:X宙)= _________ .(3) 共线向量:如果表示空间向量的有向线段所在的直线_____________________ ,则这些向量叫做共线向量或平行向量.⑷共线向量定理:对空间任意两个向量a, b(b z 0), a // b的充要条件是______________________ .⑸空间直线I的方向向量:和直线I _________ 的非零向量a叫做直线I的方向向量.⑹空间直线的向量表示:I为经过已知点A且平行于已知非零向量a的直线,对空间任意一点0,点P在直线I上的充要条件是___________________________________ ,特别地,如果 a = AB,则上式可以化为OP = 0A + tAB,或_________________ ,这也是空间三点A, B, P共线的充要条件.(7) 共面向量: _______________ 的向量叫做共面向量.(8) 空间共面向量定理:如果两个向量a, b 不共线,那么向量p 与向量a, b 共面的充要条件是推论:对空间任意一点0和不共线的三点A, B, C,满足向量关系式 _______________________________ ,其中__________ ,则点P 与点A, B, C 共面.3.空间向量的数量积运算(1) 空间向量的数量积:已知两个非零向量a, b,则 ___________________ 叫做a, b的数量积,记作a b,通常规定,0w〈a, b〉w n对于两个非零向量a, b, a丄b? ____________ .(2) 空间零向量与任何向量的数量积为.(3) a a = |a||a|cos〈 a, a>= ______ .(4) 空间向量的数量积满足如下的运算律:①(X) • b= __________ ;②ab= __________ (交换律);③ a (b+ c) = ________________ (分配律).自查自纠1. (1)大小方向⑵长度为0 (3)模为1⑷长度相等而方向相反⑸方向相同且模相等(6)b+ a a + (b+ c)2. (1)①〉v ②|入| (2)① 扫+?b ②(入卩)a(3) 互相平行或重合(4)存在实数入使a= ^bO)P= (i-t)oA+to)B (7)平行于同一个平面3. (1)|a||b|cos〈a, b> a b= 0 (2)0⑶|a|1 2 3 (4)① «a b) ② b a ③a b+ a cO 在长方体ABCD-A1BQ1D1 中,BA + Be + D D1=( )A. D1B1B.D1BD.B D1~--> —> —> —> —> —>解:BA+ BC+ DD1=CD + BC + DD1 =BD + DD1=BD1,故选D.电平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,M为AC和BD的交点,若A B = a, AD = b, A A1 =等的是()11 11A . - 2a + 2b+ c B. 2a + ?b—c1 1 1 1C. —?a+ ?b—cD. —2 a—? b+ c解:BlM = B?B + BM = —c+ 1BD = —c+ 2(b—a) = —*a + 2b—c,故选C.nOB = OC,且/ AOB = Z AOC =三贝U cos〈3⑸平行⑹存在实数t,使齐=O +1aC.(8)存在惟一的有序实数对—> —> —> —>OP = xOA + yOB +(x, y),使p= x a + y bx+ y+ z= 1C.DB1c,则下列式子中与B1M相©如图所示,已知空间四边形OABC, ,BC >的值为()o解:设0A = a , OB = b , OC = c ,由已知条件〈a , b 〉=〈 a , c 〉= n 且 |b |= |c |, OA • BC = a (c — b )= a c — a b 3 11 f f=2|a ||c |— 2|a ||b |= 0,所以 cos 〈OA , BC 〉= 0•故选 A.已知空间四边形 OABC ,点M , N 分别是OA , BC 的中点,且OA = a , OB = b , OC = c ,用a , b , c 表示向 量 MN = ________ .解:如图所示,MN = *(MB + MC)= *[(OB — OM)+ (OC — OM)] = ^(OB + OC — 2O)M)= g(OB + OC — OA)=g(b + c —a ).故填 2(b + c — a ).(2017鞍山市育英中学月考)已知在正方体 ABCD-A i B i C i D i 中,侧面CCQ i D 的中心是F ,若A F = A D + mAB + nAA r ,贝H m = ________ , n = ________ .解:因为A F = A D + D F = A D + ^(D C + D D i )=A D +2(AB + A ^i ) = A D + ~A B + ^A X I ,所以 m = n =*.故填2; 4 5.类型一空间向量的运算GE (20i7枣阳市鹿头中学月考)如图所示,在空间几何体 ABCD-A i B i C i D i 中,各面为平行四边形, 设AA i = a , AB = b , AD = c , M , N , P 分别是AA i , BC , CQ i 的中点,试用 a , b , c 表示以下各向量:4 AP ;5 MP + NC i .解:(i)因为 P 是 C i D i 的中点,所以 AP = AA i + A i D i + D i P = a + AD + 2D i C i = a + c +?AB = a + c +^b. ⑵因为M 是AA i 的中点, 所以 IMP = MA + A P =苏》+A P =—a + a + c + 丁 b = 2a + ;b + c .-f f f i -f f i -f f又 NG = NC + CC i =尹c + AA i = 2AD + AA i方类解析1=2。
第一章空间向量与立体几何§3.1.1-3.1.2空间向量及其加减运算、数乘运算班级:_____姓名:__________ 编号:_____学习目标1、掌握空间向量单位向量、相反向量的定义2、用空间向量的运算意义及运算律解决问题3、掌握空间向量的数乘运算4、理解共线向量、共面向量的定理及推论5、用数乘运算把未知向量用已知向量表示自主预习(预习课本自主掌握以下概念和原理)1、空间向量的有关概念(1)定义:在空间,把具有_____和_____的量叫做空间向量;(2)长度:向量的___叫做向量的长度或__(3)表示法:①几何表示法:空间向量用_____表示②字母表示法:用字母表示,若向量a的起点是A,终点是B,则向量a也可以记作_____,其模记为_____或_____。
4、空间向量的数乘运算:实数λ与空间向量的乘积____,成为向量的数乘运算。
5、向量a与向量λa的关系(1)分配律:λ(a+b)=________(2)结合律:()______aλμ=7、共线向量与直线的方向向量(1)共向向量的概念:表示空间向量的有向线段所在的直线______共线向量也叫______(2)两向量共线(平行)的充要条件:对于空间任意两个向量,(0)a b b≠,则a b的充要条件是存在实数λ,使______(3)直线的方向向量:如果l为经过点A且平行于已知非零向量a的直线,那么对于空间任一点O,点P在直线l上的充要条件是存在实数t,使OA OP ta=+①,其中a叫做直线l的______8、共面向量(1)共面向量的定义:平行于______的向量(2)三个向量共面的充要条件:如果两个向量,a b______,那么向量p与向量,a b共面的充要条件是存在唯一的有序实数对(,),x y使____p=【突破·核心知识】【知识梳理】【题型归纳】【随堂∙自我测评】1、对于空间非零向量AC BC AB ,,下列各式一定不成立的是( )A 、AB →+BC →=AC → B 、AB →-AC →=BC →C 、AB →+BC →=CA →D 、AB →-AC →=CB →2、设有四边形ABCD 中,o 为空间任意一点,且OCDO AO →→→→+=+OB ,则四边形ABCD 是A 、平行四边形B 、空间四边形C 、等腰梯形D 、矩形 3、→→→≠=ba,且ba →→、不共线时ba →→+与ba →→-的关系是( )A 、共面B 、不共面C 、共线D 、无法确定4、已知两个非零向量21,e e不共线,如21A B e e =+ ,2128AC e e =+ ,2133AD e e =- 求证:,,,A B C D 共面.5已知324,(1)82a m n p b x m n yp =--=+++,0a ≠ ,若//a b,求实数,x y 的值6.已知,,A B C 三点不共线,对平面外任一点,满足条件122555OP OA OB OC=++,试判断:点P与,,A B C 是否一定共面?【课后∙知能提升】1.在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,下列各式:①(111A D A A - )-AB; ② (1BC BB + )-11D C ;③ (1A D A B - )+1DD ; ④ (111B D A A -)-1DD,其中运算结果为向量11B D的是( ) A 、①② B 、③④ C 、②④ D 、①③2.在空间四边形ABCD 中,设AB a =,AD b =,M 点是BD 的中点,则下列对应关系正确的是( )A .1()2MA a b =+B .1()2MC a b =+C .1()2MD b a =- D .1()2MB b a =-3.空间四边形ABCD 中,AB a =,,,BC b AD c == 则CD =( )A .a b c +-B .c a b --C .a b c --D .b a c -+4.在长方体ABCD —A ′B ′C ′D ′中,向量AB '、AD ' 、BD是( )A .有相同起点的向量B .等长的向C .共面向量D .不共面向量5、向量,,a b c两两夹角都是60 ,||1,||2,||3a b c === ,则||a b c ++= 。
空间向量的计算公式
空间向量是指在三维空间中的向量,可以通过坐标表示。
假设有两个空间向量a和b,它们的坐标分别为(a1,a2,a3)和(b1,b2,b3),那么它们的计算公式如下:
1.向量的加法:
a+b=(a1+b1,a2+b2,a3+b3)
2.向量的减法:
ab=(a1b1,a2b2,a3b3)
3.向量的数乘:
k*a=(k*a1,k*a2,k*a3),其中k为实数
4.向量的数量积(点积):
a·b=a1*b1+a2*b2+a3*b3
5.向量的向量积(叉积):
a×b=(a2*b3a3*b2,a3*b1a1*b3,a1*b2a2*b1)
6.向量的模长(长度):
||a||=√(a1^2+a2^2+a3^2)
这些公式可以用于求解空间向量的基本运算,通过这些公式可以计算出向量之间的加减、数乘、数量积、向量积和模长等
属性。
在实际问题中,可以应用这些公式来处理空间向量的计算和分析。