资源简介 课时分层作业(二十一) 空间向量的运算(二)说明:单项选择题每题5分,多项选择题每题6分,填空题每题5分,本试卷共106分一、选择题1.下列各式计算正确的是( )A.a+b-(a+b)=2aB.2(a+b)+c=2a+b+cC.3(a-b)+3(a+b)=0D.a+b-(b-3c)=a+3c2.已知向量a,b,且=a+2b,=-5a+6b,=7a-2b,则一定共线的三点是( )A.A,B,D B.A,B,CC.B,C,D D.A,C,D3.设空间中四点O,A,B,P满足=+t,其中0A.点P在线段AB上B.点P在线段AB的延长线上C.点P在线段BA的延长线上D.点P不一定在直线AB上4.如图,在空间四边形OABC中,=a,=b,=c,点M在OA上,且OM=2MA,N为BC中点,则等于( )A.a-b+cB.-a+b+cC.a+b-cD.a+b-c5.如图,在平行六面体ABCD-A′B′C′D′中,AC与BD的交点为M,设=a,=b,=c,则下列向量中与相等的向量是( )A.-a+b+cB.a-b+cC.a+b+cD.-a-b+c二、填空题6.在正四面体O-ABC中,=a,=b,=c,D为BC的中点,E为AD的中点,则=________(用a,b,c表示).7.已知A,B,P三点共线,O为空间任意一点,=+β,则β=________.8.在三棱锥A-BCD中,若△BCD是正三角形,E为其中心,则化简的结果为________.三、解答题9.如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,=a,=b,=c,E,F,G,H,P,Q分别是AB,BC,CC1,C1D1,D1A1,A1A的中点,求证:=0.10.如图,设A是△BCD所在平面外的一点,G是△BCD的重心.求证:=).11.设a,b都是非零向量,下列四个条件中,使a=b成立的充分条件是( )A.|a|=|b| B.a=-bC.a∥b D.a=b12.在空间中,=c,=b,若点D满足=2,则=( )A.b+c B.c-bC.b-c D.b+c13.(多选题)已知m,n是实数,a,b是向量,则下列命题中正确的为( )A.m(a-b)=ma-mbB.(m-n)a=ma-naC.若ma=mb,则a=bD.若ma=na,则m=n14.已知|a|=5,a=λb.(1)若b与a的方向相同,且|b|=7,则λ的值为________.(2)若b与a的方向相反,且|b|=7,则λ的值为________.15.如图,四边形ABCD,四边形ABEF都是平行四边形且不共面,M,N分别是AC,BF的中点,判断与是否共线?21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共51张PPT)第三章 空间向量与立体几何§2 空间向量与向量运算2.2 空间向量的运算(二)学习任务 核心素养1.掌握空间向量的数乘运算及其数乘向量的几何意义.(重点)2.理解共线向量基本定理及推论.(重点、难点) 1.通过对空间向量的数乘运算及其运算律的应用,培养数学运算与直观想象素养.2.通过对共线向量基本定理及推论的应用,培养逻辑推理素养.空间向量的数乘运算也可以像平面向量数乘运算那样定义吗?空间向量共线也有与平面向量共线一样的判定和性质吗?为什么?必备知识·情境导学探新知1.向量的数乘运算定义 与平面向量类似,实数λ与空间向量a的乘积___仍然是一个____,称为向量的数乘几何定义 λ>0 向量λa与向量a方向_____ λa的长度是a的长度的___倍λ<0 向量λa与向量a方向_____λ=0 λa=0,其方向是任意的λa 向量 相同 相反 |λ| 2.共线向量基本定理空间两个向量a,b(b≠0)共线的充要条件是存在唯一的实数λ,使得______.运算律 结合律 λ(μa)=________(λ∈R,μ∈R)分配律 (λ+μ)a=_______;λ(a+b)=_______(其中λ∈R,μ∈R)(λμ)a λa+μa λa+λb a=λb 思考 (1)若a∥b,b∥c,那么一定有a∥c吗?(2)在空间向量中,与非零向量a共线的单位向量有几个,分别是什么?×√√×2.已知λ∈R,则下列命题正确的是( )A.|λa|=λ|a| B.|λa|=|λ|aC.|λa|=|λ||a| D.|λa|>0√√C [在C选项中,b=6a,由共线向量基本定理知,a,b共线.]关键能力·合作探究释疑难反思领悟 用已知向量表示未知向量,是向量线性运算的基础类型.解决这类问题,要注意两个方面:(1)熟练掌握空间向量线性运算法则和运算律.(2)注意数形结合思想的运用,要结合图形,充分利用图形的几何性质,培养直观想象素养.反思领悟 向量共线的判定方法判定向量a,b共线就是充分利用已知条件、结合图形特点找到实数λ,使b=λa(a ≠0)成立.[跟进训练]如图,已知OE是平行六面体OADB-CFEG的体对角线,点M是△ABC的重心,求证:点M在直线OE上.学习效果·课堂评估夯基础√2.设a,b是不共线的两个向量,λ,μ∈R,且λa+μb=0,则( )A.λ=μ=0 B.a=b=0C.λ=0,b=0 D.μ=0,a=0√A [因为a,b不共线,所以a,b均为非零向量,又因为λa+μb=0,所以λ=μ=0.]√4.已知|a|=3,|b|=5,若两向量方向相同,则向量a与向量b的关系为b=________a. 章末综合测评(一) 动量守恒定律题号13524687910111213√1415课时分层作业(二十一) 空间向量的运算(二)一、选择题1.下列各式计算正确的是( )A.a+b-(a+b)=2aB.2(a+b)+c=2a+b+cC.3(a-b)+3(a+b)=0D.a+b-(b-3c)=a+3cD [A不正确,结果应为0;B不正确,结果应为2a+2b+c;C不正确,结果应为6a;D正确,故选D.]题号135246879101112131415题号213456879101112131415√题号213456879101112131415√A [∵0题号213456879101112131415√题号213456879101112131415√题号213456879101112131415题号213456879101112131415题号213456879101112131415 题号2134568791011121314150题号213456879101112131415题号213456879101112131415题号213456879101112131415题号213456879101112131415√题号213456879101112131415题号213456879101112131415√题号213456879101112131415题号21345687910111213141513.(多选题)已知m,n是实数,a,b是向量,则下列命题中正确的为( )A.m(a-b)=ma-mbB.(m-n)a=ma-naC.若ma=mb,则a=bD.若ma=na,则m=n√√AB [A和B属于数乘对向量与实数的分配律,正确;C中,若m=0,则不能推出a=b,错误;D中,若a=0,则m,n没有关系,错误.]题号21345687910111213141514.已知|a|=5,a=λb.(1)若b与a的方向相同,且|b|=7,则λ的值为________.(2)若b与a的方向相反,且|b|=7,则λ的值为________. 题号213456879101112131415题号2134568791011121314152.2 空间向量的运算(二)学习任务 核心素养1.掌握空间向量的数乘运算及其数乘向量的几何意义.(重点) 2.理解共线向量基本定理及推论.(重点、难点) 1.通过对空间向量的数乘运算及其运算律的应用,培养数学运算与直观想象素养. 2.通过对共线向量基本定理及推论的应用,培养逻辑推理素养.空间向量的数乘运算也可以像平面向量数乘运算那样定义吗?空间向量共线也有与平面向量共线一样的判定和性质吗?为什么?1.向量的数乘运算定义 与平面向量类似,实数λ与空间向量a的乘积λa仍然是一个向量,称为向量的数乘几何定义 λ>0 向量λa与向量a方向相同 λa的长度是a的长度的|λ|倍λ<0 向量λa与向量a方向相反λ=0 λa=0,其方向是任意的运算律 结合律 λ(μa)=(λμ)a(λ∈R,μ∈R)分配律 (λ+μ)a=λa+μa;λ(a+b)=λa+λb(其中λ∈R,μ∈R)2.共线向量基本定理空间两个向量a,b(b≠0)共线的充要条件是存在唯一的实数λ,使得a=λb.(1)若a∥b,b∥c,那么一定有a∥c吗?(2)在空间向量中,与非零向量a共线的单位向量有几个,分别是什么?[提示] (1)不一定,若b=0,此时必有a∥b,b∥c成立,但a与c不一定共线.(2)有2个,分别是与-.1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)当λ≠0时,a与-λa的方向相反. ( )(2)|-2a|=2|a|. ( )(3)若=λ,则点A,B,C共线. ( )(4)若a=λb,则λ=. ( )[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)×2.已知λ∈R,则下列命题正确的是( )A.|λa|=λ|a| B.|λa|=|λ|aC.|λa|=|λ||a| D.|λa|>0[答案] C3.若e1,e2不共线,则下列各组中的两个向量a,b共线的是( )A.a=e1-e2,b=e1+e2B.a=e1-e2,b=2e1-3e2C.a=e1-e2,b=2e1-3e2D.a=e1+e2,b=e1-e2C [在C选项中,b=6a,由共线向量基本定理知,a,b共线.]4.化简3a+2b-(a-4b)=________.a+4b [3a+2b-(a-4b)=3a+2b-a+2b=a+4b.]类型1 空间向量的数乘运算【例1】 如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,O为AC的中点.(1)化简:;(2)设E是棱DD1上的点,且=,试用表示.[解] (1)∵=,∴=)===.(2)∵===)==.[母题探究]本例中试用表示.[解] ==2=2=2)=2=2=2=+2. 用已知向量表示未知向量,是向量线性运算的基础类型.解决这类问题,要注意两个方面:(1)熟练掌握空间向量线性运算法则和运算律.(2)注意数形结合思想的运用,要结合图形,充分利用图形的几何性质,培养直观想象素养.类型2 向量共线问题【例2】 如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是C1D1,AB的中点,E在AA1上且AE=2EA1,F在CC1上且CF=,判断与是否共线.[解] 由已知可得,===-===-.所以=-,故与共线.[母题探究]在本例中,若M,N分别为AD1,BD的中点,证明:与共线.[证明] 连接AC,则N∈AC且N为AC的中点,所以=,由已知得=,所以===.所以与共线. 向量共线的判定方法判定向量a,b共线就是充分利用已知条件、结合图形特点找到实数λ,使b=λa((a)≠0)成立.类型3 点共线问题【例3】 如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E在A1D1上,且=2,F在对角线A1C上,且=.求证:E,F,B三点共线.[证明] 设=a,=b,=c.因为=2=,所以==.所以==b,=)==a+b-c.所以==a-b-c=.又==-b-c+a=a-b-c,所以=,所以E,F,B三点共线. 证明空间三点共线的三种思路对于空间三点P,A,B可通过证明下列结论来证明三点共线.(1)存在实数λ,使=λ成立;(2)对空间任一点O,有=+t(t∈R);(3)对空间任一点O,有=x+y,其中x+y=1.[跟进训练]如图,已知OE是平行六面体OADB-CFEG的体对角线,点M是△ABC的重心,求证:点M在直线OE上.[证明] 如图,连接AM并延长交BC于点H,因为M是△ABC的重心,所以H为BC的中点,所以=).所以==)=[()+()]=.所以==).又因为==,所以=,所以点M在直线OE上.1.已知在空间四边形ABCD中,G为CD的中点,则)=( )A. B. C. D.A [)=×(2)==.]2.设a,b是不共线的两个向量,λ,μ∈R,且λa+μb=0,则( )A.λ=μ=0 B.a=b=0C.λ=0,b=0 D.μ=0,a=0A [因为a,b不共线,所以a,b均为非零向量,又因为λa+μb=0,所以λ=μ=0.]3.已知a=e1+2e2+e3,b=3e1-2e2-e3,则3a-b=( )A.4e2+2e3 B.4e1+e3C.3e1+6e2+e3 D.8e2+2e3D [3a-b=3(e1+2e2+e3)-(3e1-2e2-e3)=3e1+6e2+e3-3e1+2e2+e3=8e2+2e3.]4.已知|a|=3,|b|=5,若两向量方向相同,则向量a与向量b的关系为b=________a. [由于|a|=3,|b|=5,则|b|=|a|,又两向量同向,故b=a.]5.化简:(a+2b-3c)+5-3(a-2b+c).[解] 原式=a+b+c=a+b-c.1.空间向量的数乘运算和平面向量完全相同.2.证明(或判断)A,B,C三点共线时,只需证明存在实数λ,使=λ(或=λ)即可;也可用“对空间任意一点O,有=t+(1-t)” 来证明三点共线.课时分层作业(二十一) 空间向量的运算(二)一、选择题1.下列各式计算正确的是( )A.a+b-(a+b)=2aB.2(a+b)+c=2a+b+cC.3(a-b)+3(a+b)=0D.a+b-(b-3c)=a+3cD [A不正确,结果应为0;B不正确,结果应为2a+2b+c;C不正确,结果应为6a;D正确,故选D.]2.已知向量a,b,且=a+2b,=-5a+6b,=7a-2b,则一定共线的三点是( )A.A,B,D B.A,B,CC.B,C,D D.A,C,DA [因为=a+2b.==2a+4b=2(a+2b)=2,所以∥,由于与有一个公共点B,所以A,B,D三点共线.]3.设空间中四点O,A,B,P满足=+t,其中0A.点P在线段AB上B.点P在线段AB的延长线上C.点P在线段BA的延长线上D.点P不一定在直线AB上A [∵04.如图,在空间四边形OABC中,=a,=b,=c,点M在OA上,且OM=2MA,N为BC中点,则等于( )A.a-b+cB.-a+b+cC.a+b-cD.a+b-cB [==a+(b-a)+(c-b)=-a+b+c.]5.如图,在平行六面体ABCD-A′B′C′D′中,AC与BD的交点为M,设=a,=b,=c,则下列向量中与相等的向量是( )A.-a+b+cB.a-b+cC.a+b+cD.-a-b+cB [==-()=-(-c+b)=(a+b)+c-b=a-b+c.故选B.]二、填空题6.在正四面体O-ABC中,=a,=b,=c,D为BC的中点,E为AD的中点,则=________(用a,b,c表示).a+b+c [如图,===a+b+c.]7.已知A,B,P三点共线,O为空间任意一点,=+β,则β=________. [∵A,B,P三点共线,∴=λ,即=λ(),=(1-λ)+λ.又∵=+β,∴∴β=.]8.在三棱锥A-BCD中,若△BCD是正三角形,E为其中心,则化简的结果为________.0 [如图,延长DE交边BC于点F,则===,故=0.]三、解答题9.如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,=a,=b,=c,E,F,G,H,P,Q分别是AB,BC,CC1,C1D1,D1A1,A1A的中点,求证:=0.[证明] 已知=a,=b,=c,则=a+b,=-c-a,=-b+c,∴=a+b-c-a-b+c=0.10.如图,设A是△BCD所在平面外的一点,G是△BCD的重心.求证:=).[证明] 连接BG,延长后交CD于点E.由G为△BCD的重心,得=2,且CE=ED.∵=2(),∴==,∴=)=).11.设a,b都是非零向量,下列四个条件中,使a=b成立的充分条件是( )A.|a|=|b| B.a=-bC.a∥b D.a=bD [由a=b,得b=2a,所以b===a.故选D.]12.在空间中,=c,=b,若点D满足=2,则=( )A.b+c B.c-bC.b-c D.b+cA [∵=2,∴=2(),∴3=2,∴==b+c.]13.(多选题)已知m,n是实数,a,b是向量,则下列命题中正确的为( )A.m(a-b)=ma-mbB.(m-n)a=ma-naC.若ma=mb,则a=bD.若ma=na,则m=nAB [A和B属于数乘对向量与实数的分配律,正确;C中,若m=0,则不能推出a=b,错误;D中,若a=0,则m,n没有关系,错误.]14.已知|a|=5,a=λb.(1)若b与a的方向相同,且|b|=7,则λ的值为________.(2)若b与a的方向相反,且|b|=7,则λ的值为________.(1) (2)- [由于=,所以当a,b同向时,a=b;当a,b反向时,a=-b.]15.如图,四边形ABCD,四边形ABEF都是平行四边形且不共面,M,N分别是AC,BF的中点,判断与是否共线?[解] ∵M,N分别是AC,BF的中点,而四边形ABCD,ABEF都是平行四边形,∴==.又==,∴=-.∴=+2=2()=2,即=2.即与共线.21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(二十一)1.D [A不正确,结果应为0:B不正确,结果应为2a+2b+c:C不正确,结果应为6a:D正确,故选D.]2.A [因为=a+2b.=2a+4b=2(a+2b)=2,所以∥,由于有一个公共点B,所以A,B,D三点共线.]3.A [∵04.B [a+(b-a)+(c-b)=-a+b+c.]5.B [-()=)-(-c+b)=(a+b)+c-b=a-b+c.故选B.]6.a+b+c [如图,)=)=a+b+c.]7. [∵A,B,P三点共线,∴,即=λ(=(1-λ).又∵,∴∴β=.]8.0 [如图,延长DE交边BC于点F,则,故=0.]9.证明:已知=a,=b,=c,则a+b,c-a,b+c,∴a+b-c-a-b+c=0.10.证明:连接BG,延长后交CD于点E.由G为△BCD的重心,得,且CE=ED.∵=2(),∴,∴)=).11.D [由a=b,得b=2a,所以b=a.故选D.]12.A [∵,∴=2(),∴3,∴b+c.]13.AB [A和B属于数乘对向量与实数的分配律,正确:C中,若m=0,则不能推出a=b,错误:D中,若a=0,则m,n没有关系,错误.]14.(1) (2)- [由于,所以当a,b同向时,a=b:当a,b反向时,a=-b.]15.解:∵M,N分别是AC,BF的中点,而四边形ABCD,ABEF都是平行四边形,∴,∴.∴=2()=2,即.即共线.21世纪教育网(www.21cnjy.com)2.2 空间向量的运算(二)学习任务 核心素养1.掌握空间向量的数乘运算及其数乘向量的几何意义.(重点) 2.理解共线向量基本定理及推论.(重点、难点) 1.通过对空间向量的数乘运算及其运算律的应用,培养数学运算与直观想象素养. 2.通过对共线向量基本定理及推论的应用,培养逻辑推理素养.空间向量的数乘运算也可以像平面向量数乘运算那样定义吗?空间向量共线也有与平面向量共线一样的判定和性质吗?为什么?1.向量的数乘运算定义 与平面向量类似,实数λ与空间向量a的乘积__仍然是一个____,称为向量的数乘几何定义 λ>0 向量λa与向量a方向____ λa的长度是a的长度的_____倍λ<0 向量λa与向量a方向____λ=0 λa=0,其方向是任意的运算律 结合律 λ(μa)=_______(λ∈R,μ∈R)分配律 (λ+μ)a=______;λ(a+b)=______(其中λ∈R,μ∈R)2.共线向量基本定理空间两个向量a,b(b≠0)共线的充要条件是存在唯一的实数λ,使得_____.(1)若a∥b,b∥c,那么一定有a∥c吗?(2)在空间向量中,与非零向量a共线的单位向量有几个,分别是什么?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)当λ≠0时,a与-λa的方向相反. ( )(2)|-2a|=2|a|. ( )(3)若=λ,则点A,B,C共线. ( )(4)若a=λb,则λ=. ( )2.已知λ∈R,则下列命题正确的是( )A.|λa|=λ|a| B.|λa|=|λ|aC.|λa|=|λ||a| D.|λa|>03.若e1,e2不共线,则下列各组中的两个向量a,b共线的是( )A.a=e1-e2,b=e1+e2B.a=e1-e2,b=2e1-3e2C.a=e1-e2,b=2e1-3e2D.a=e1+e2,b=e1-e24.化简3a+2b-(a-4b)=________.类型1 空间向量的数乘运算【例1】 如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,O为AC的中点.(1)化简:;(2)设E是棱DD1上的点,且=,试用表示.[尝试解答] _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[母题探究]本例中试用表示._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 用已知向量表示未知向量,是向量线性运算的基础类型.解决这类问题,要注意两个方面:(1)熟练掌握空间向量线性运算法则和运算律.(2)注意数形结合思想的运用,要结合图形,充分利用图形的几何性质,培养直观想象素养.类型2 向量共线问题【例2】 如图,在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,M,N分别是C1D1,AB的中点,E在AA1上且AE=2EA1,F在CC1上且CF=,判断与是否共线.[尝试解答] _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[母题探究]在本例中,若M,N分别为AD1,BD的中点,证明:与共线._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 向量共线的判定方法判定向量a,b共线就是充分利用已知条件、结合图形特点找到实数λ,使b=λa((a)≠0)成立.类型3 点共线问题【例3】 如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E在A1D1上,且=2,F在对角线A1C上,且=.求证:E,F,B三点共线.[尝试解答] _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 证明空间三点共线的三种思路对于空间三点P,A,B可通过证明下列结论来证明三点共线.(1)存在实数λ,使=λ成立;(2)对空间任一点O,有=+t(t∈R);(3)对空间任一点O,有=x+y,其中x+y=1.[跟进训练]如图,已知OE是平行六面体OADB-CFEG的体对角线,点M是△ABC的重心,求证:点M在直线OE上.[尝试解答] _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.已知在空间四边形ABCD中,G为CD的中点,则)=( )A. B. C. D.2.设a,b是不共线的两个向量,λ,μ∈R,且λa+μb=0,则( )A.λ=μ=0 B.a=b=0C.λ=0,b=0 D.μ=0,a=03.已知a=e1+2e2+e3,b=3e1-2e2-e3,则3a-b=( )A.4e2+2e3 B.4e1+e3C.3e1+6e2+e3 D.8e2+2e34.已知|a|=3,|b|=5,若两向量方向相同,则向量a与向量b的关系为b=________a.5.化简:(a+2b-3c)+5-3(a-2b+c)._________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.空间向量的数乘运算和平面向量完全相同.2.证明(或判断)A,B,C三点共线时,只需证明存在实数λ,使=λ(或=λ)即可;也可用“对空间任意一点O,有=t+(1-t)” 来证明三点共线.21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 北师大版高中数学选择性必修第一册第三章空间向量与立体几何2.2空间向量的运算(二)学案(学生用).docx 北师大版高中数学选择性必修第一册第三章空间向量与立体几何2.2空间向量的运算(二)学案(教师用).docx 北师大版高中数学选择性必修第一册第三章空间向量与立体几何2.2空间向量的运算(二)课件.ppt 北师大版高中数学选择性必修第一册课时分层作业21空间向量的运算(二)(学生用).docx 课时分层作业21答案.docx