9.3.2 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标表示 向量数量积的坐标表示(课件+学案+练习,共6份) 苏教版(2019)必修 第二册

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9.3.2 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标表示 向量数量积的坐标表示(课件+学案+练习,共6份) 苏教版(2019)必修 第二册

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9.3.2 向量坐标表示与运算
第1课时 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标表示
课标要求 1.借助平面直角坐标系掌握平面向量的正交分解及坐标表示. 2.会用坐标表示平面向量的加、减、数乘运算.
【引入】 我们知道,在平面直角坐标系内,任意一点P都可以用有序实数对(x,y)来表示,而点P唯一对应着以原点O为起点,P为终点的向量,那么,平面内的任意一个向量a也能用一对有序实数来表示吗?
一、向量的坐标表示
探究1 如图,在平面直角坐标系中,分别取与x轴、y轴正方向相同的两个单位向量i,j作为基底.对于平面内的任意一个向量a,是否存在唯一的一对实数x,y,使a=xi+yj
                                    
                                    
                                    
                                    
【知识梳理】
向量的坐标
在平面直角坐标系中,分别取与x轴、y轴正方向相同的两个____________i,j作为基底,对于平面内的向量a,由平面向量基本定理可知,有且只有一对有序实数(x,y),使得a=xi+yj.我们把有序实数对(x,y)称为向量a的(直角)坐标,记作a=________.
特殊向量的坐标i=________,j=__________,0=__________.
温馨提示 点的坐标与向量坐标的区别和联系
区别 表示形 式不同 向量a=(x,y)中间用等号连接,而点A(x,y)中间没有等号
意义 不同 点A(x,y)的坐标(x,y)表示点A在平面直角坐标系中的位置,a=(x,y)的坐标(x,y)既表示向量的大小,也表示向量的方向.另外(x,y)既可以表示点,也可以表示向量,叙述时应指明点(x,y)或向量(x,y)
联系 当平面向量的起点在原点时,平面向量的坐标与向量终点的坐标相同
例1 (链接教材P30例1)已知O是坐标原点,点A在第二象限,||=6,∠xOA=150°,求向量的坐标.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 求点和向量坐标的方法
(1)求一个点的坐标,可以转化为求该点相对于坐标原点的位置向量的坐标.
(2)求一个向量的坐标,可以把向量起点放在坐标原点,则向量终点的坐标即为该向量的坐标.
训练1 (1)已知在平面直角坐标系xOy中,向量a,b,c的方向如图所示,且|a|=2,|b|=3,|c|=4.
分别求出a,b,c的坐标;
(2)若i=(1,0),j=(0,1),分别写出向量b在i,j上的投影向量的坐标.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
二、向量线性运算的坐标表示
探究2 已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),你能得出a+b,a-b,λa的坐标吗?
                                    
                                    
                                    
                                    
探究3 如图,已知A(x1,y1),B(x2,y2),怎样求的坐标?
                                    
                                    
                                    
【知识梳理】
1.已知a=(x1,y1),b=(x2,y2)和实数λ,则
数学公式 文字语言表述
向量加法 a+b=(x1+x2,y1+y2) 两个向量和的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和
向量减法 a-b=(x1-x2,y1-y2) 两个向量差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的差
向量数乘 λa=______________ 实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标
2.若A(x1,y1),B(x2,y2),则=-=(x2,y2)-(x1,y1)=____________.
这就是说,一个向量的坐标等于该向量________的坐标减去________的坐标.
温馨提示 (1)平面向量不论经过怎样的平移变换,其坐标不变.
(2)已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a=b
例2 (1)(链接教材P33习题9.3(2)T8)已知四边形ABCD的顶点分别为A(2,1),
B(-1,3),C(3,4),D(6,2),求证:四边形ABCD是平行四边形.
(2)(链接教材P33练习T3)已知点B(3,4),=(5,5),求点A的坐标.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 向量坐标运算的方法
(1)若已知向量的坐标,则直接应用两个向量和、差及向量数乘的运算法则进行.
(2)若已知有向线段两端点的坐标,则可先求出向量的坐标,然后再进行向量的坐标运算.
(3)向量的线性坐标运算可类比数的运算进行.
训练2 (1)(链接教材P33练习T7)设x,y为实数,已知点A(1,2),B(3,2),向量a=(x+3,x-3y-4)与相等,则x,y的值分别为________.
(2)(链接教材P33练习T8)已知O是坐标原点,A(2,2),B(-4,8),且+3=0,则的坐标为________.
三、向量坐标运算的应用
例3 (链接教材P32例4)直线l上有两点P1,P2,在l上取不同于P1,P2的任一点P,存在一个实数λ,使=λ(λ≠-1),λ叫作点P分有向线段所成的比.设P1(x1,y1),P2(x2,y2),点P分有向线段所成的比为λ(λ≠-1),求点P的坐标.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 (1)坐标形式下向量相等的条件及其应用
①条件:相等向量的对应坐标相等.
②应用:利用坐标形式下向量相等的条件,可以建立相等关系,由此可以求出某些参数的值或点的坐标.
(2)用有向线段定比分点的坐标公式
(λ≠-1),可以求解有向线段定比分点的坐标及定点分有向线段所成的比.特别地当λ=1时,即为线段中点坐标公式
训练3 (1)已知点P1(2,-1),点P2(-1,3),点P在线段P1P2上,且
||=||,则点P的坐标为________.
(2)(链接教材P33习题9.3(2)T6)已知点A(7,1),B(-2,-4),且=4,则点C的坐标为________.
【课堂达标】
1.已知=(-2,4),则下列说法正确的是(  )
A.点A的坐标是(-2,4)
B.点B的坐标是(-2,4)
C.当点B是坐标原点时,点A的坐标是(-2,4)
D.当点A是坐标原点时,点B的坐标是(-2,4)
2.(链接教材P32练习T1)已知a=(1,1),b=(1,-1),则a-b等于(  )
A.(-1,2) B.(1,-2)
C.(-1,-2) D.(1,2)
3.已知点A(-1,1),B(2,-1),若直线AB上一点D满足=2,则点D的坐标为(  )
A. B.
C. D.(5,-3)
4.(链接教材P33练习T6)已知作用在原点的三个力F1=(-1,2),F2=(2,-3),F3=(-3,2),则它们的合力的坐标为________.
第1课时 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标表示
探究1 提示 由平面向量基本定理可知,存在唯一一对实数x,y,使a=xi+yj.
知识梳理
单位向量 (x,y) (1,0) (0,1) (0,0)
例1 解 设点A(x,y),
则x=||cos 150°=6cos 150°=-3,
y=||sin 150°=6sin 150°=3,
即A(-3,3),所以=(-3,3).
训练1 解 (1)设a=(a1,a2),b=(b1,b2),
c=(c1,c2),
则a1=|a|cos 45°=2×=,
a2=|a|sin 45°=2×=,
b1=|b|cos 120°=3×=-,
b2=|b|sin 120°=3×=,
c1=|c|cos(-30°)=4×=2,
c2=|c|sin(-30°)=4×=-2.
因此a=(,),b=,
c=(2,-2).
(2)b在向量i=(1,0)上的投影向量的坐标为,在向量j=(0,1)上的投影向量的坐标为.
探究2 提示 a=x1i+y1j,b=x2i+y2j,a+b=(x1i+y1j)+(x2i+y2j)=(x1+x2)i+(y1+y2)j,即a+b=(x1+x2,y1+y2).同理可得a-b=(x1-x2,y1-y2).
λa=λ(x1i+y1j)=λx1i+λy1j,即λa=(λx1,λy1).
探究3 提示 =-=(x2,y2)-(x1,y1)=(x2-x1,y2-y1).
知识梳理
1.(λx1,λy1)
2.(x2-x1,y2-y1) 终点 起点
例2 (1)证明 由题意知=(-3,2),=(4,1),=(3,-2),
=(-4,-1),
∴=-,=-,
∴∥,∥,
∴AB∥CD,BC∥DA,
∴四边形ABCD是平行四边形.
(2)解 设点A的坐标为(x,y),
∵=(5,5),B(3,4),
∴(3-x,4-y)=(5,5),
∴∴
∴A(-2,-1).
训练2 (1)-1,- (2)(-2,6) 
[(1)∵A(1,2),B(3,2),∴=(2,0).
∵a=(x+3,x-3y-4)与相等,
∴∴
(2)设点C的坐标为(x,y),
∵A(2,2),B(-4,8),
∴=(-6,6),=(x+4,y-8).
又∵+3=0,
∴(-6,6)+3(x+4,y-8)=(0,0),
∴∴
∴C(-2,6),∴=(-2,6).
例3 解 设P(x,y).则=(x-x1,y-y1),
=(x2-x,y2-y),
由=λ,得(x-x1,y-y1)=λ(x2-x,y2-y),
于是
因为λ≠-1,所以
所以点P的坐标为.
训练3 (1) (2)(-29,-19) 
[(1)法一 设点P的坐标为(x,y),
∵点P在线段P1P2上,
∴由||=||,
可得=.
又∵=(x-2,y+1),
=(-1-x,3-y),
∴解得
∴点P的坐标为.
法二 ∵点P在线段P1P2上,
且||=||,∴=,
由线段定比分点的坐标公式可得
∴点P的坐标为.
(2)法一 设C(x,y),则=(x-7,y-1).
∵=(-9,-5),∴4=(-36,-20).
∵=4,
∴∴
∴C(-29,-19).
法二 ∵=4,
又=+,∴=3,
即==-,
设C(x,y),代入定比分点坐标公式,

即C(-29,-19).
课堂达标
1.D [由任一向量的坐标的定义可知,当A是坐标原点时,点B的坐标是(-2,4).]
2.A [a-b=(1,1)-(1,-1)
==(-1,2).]
3.D [法一 设D(x,y),
则=(x+1,y-1),=(x-2,y+1).
又=2,所以
解得x=5,y=-3,即点D的坐标为(5,-3).
法二 设D(x,y),
由=2,知B为AD的中点.
又A(-1,1),B(2,-1),
所以解得x=5,y=-3,
即点D的坐标为(5,-3).
法三 设D(x,y).
由=2,得=-2.
又A(-1,1),B(2,-1),
所以x==5,
y==-3,
即点D的坐标为(5,-3).]
4.(-2,1) [∵F1=(-1,2),F2=(2,-3),
F3=(-3,2),
∴F1+F2+F3
=(-1,2)+(2,-3)+(-3,2)
=(-1+2-3,2-3+2)=(-2,1).](共61张PPT)
第9章 9.3 9.3.2 向量坐标表示与运算
第1课时 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标表示
课标要求
1.借助平面直角坐标系掌握平面向量的正交分解及坐标表示.
2.会用坐标表示平面向量的加、减、数乘运算.
引入
课时精练
一、向量的坐标表示
二、向量线性运算的坐标表示
三、向量坐标运算的应用
课堂达标
内容索引
向量的坐标表示

探究1 如图,在平面直角坐标系中,分别取与x轴、y轴正方向相同的两个单位向量i,j作为基底.对于平面内的任意一个向量a,是否存在唯一的一对实数x,y,使a=xi+yj
提示 由平面向量基本定理可知,存在唯一一对实数x,y,使a=xi+yj.
向量的坐标
在平面直角坐标系中,分别取与x轴、y轴正方向相同的两个__________i,j作为基底,对于平面内的向量a,由平面向量基本定理可知,有且只有一对有序实数(x,y),使得a=xi+yj.我们把有序实数对(x,y)称为向量a的(直角)坐标,记作a=_________.
特殊向量的坐标i=_______,j=_______,0=________.
知识梳理
单位向量
(x,y)
(1,0)
(0,1)
(0,0)
温馨提示
点的坐标与向量坐标的区别和联系
区别 表示形式不同 向量a=(x,y)中间用等号连接,而点A(x,y)中间没有等号
意义不同 点A(x,y)的坐标(x,y)表示点A在平面直角坐标系中的位置,a=(x,y)的坐标(x,y)既表示向量的大小,也表示向量的方向.另外(x,y)既可以表示点,也可以表示向量,叙述时应指明点(x,y)或向量(x,y)
联系 当平面向量的起点在原点时,平面向量的坐标与向量终点的坐标相同
例1
设点A(x,y),
求点和向量坐标的方法
(1)求一个点的坐标,可以转化为求该点相对于坐标原点的位置向量的坐标.
(2)求一个向量的坐标,可以把向量起点放在坐标原点,则向量终点的坐标即为该向量的坐标.
思维升华
(1)已知在平面直角坐标系xOy中,向量a,b,c的方向如图所示,且|a|=2,|b|=3,|c|=4.
训练1
设a=(a1,a2),b=(b1,b2),c=(c1,c2),
分别求出a,b,c的坐标;
(2)若i=(1,0),j=(0,1),分别写出向量b在i,j上的投影向量的坐标.
向量线性运算的坐标表示

探究2 已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),你能得出a+b,a-b,λa的坐标吗?
提示 a=x1i+y1j,b=x2i+y2j,a+b=(x1i+y1j)+(x2i+y2j)=(x1+x2)i+(y1+y2)j,即a+b=(x1+x2,y1+y2).同理可得a-b=(x1-x2,y1-y2).
λa=λ(x1i+y1j)=λx1i+λy1j,即λa=(λx1,λy1).
知识梳理
1.已知a=(x1,y1),b=(x2,y2)和实数λ,则
数学公式 文字语言表述
向量 加法 a+b=(x1+x2,y1+y2) 两个向量和的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和
向量 减法 a-b=(x1-x2,y1-y2) 两个向量差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的差
向量 数乘 λa=__________ 实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标
(λx1,λy1)
(x2-x1,y2-y1)
这就是说,一个向量的坐标等于该向量______的坐标减去______的坐标.
终点
起点
温馨提示
例2
(1)(链接教材P33习题9.3(2)T8)已知四边形ABCD的顶点分别为A(2,1),
B(-1,3),C(3,4),D(6,2),求证:四边形ABCD是平行四边形.
∴AB∥CD,BC∥DA,
∴四边形ABCD是平行四边形.
设点A的坐标为(x,y),
思维升华
向量坐标运算的方法
(1)若已知向量的坐标,则直接应用两个向量和、差及向量数乘的运算法则进行.
(2)若已知有向线段两端点的坐标,则可先求出向量的坐标,然后再进行向量的坐标运算.
(3)向量的线性坐标运算可类比数的运算进行.
训练2
(-2,6)
设点C的坐标为(x,y),
向量坐标运算的应用

例3
设P(x,y).
得(x-x1,y-y1)=λ(x2-x,y2-y),
思维升华
思维升华
训练3
法一 设点P的坐标为(x,y),
(-29,-19)
即C(-29,-19).
【课堂达标】

由任一向量的坐标的定义可知,当A是坐标原点时,
点B的坐标是(-2,4).


解得x=5,y=-3,即点D的坐标为(5,-3).
4.(链接教材P33练习T6)已知作用在原点的三个力F1=(-1,2),F2=(2,-3),F3=(-3,2),则它们的合力的坐标为________.
(-2,1)
∵F1=(-1,2),F2=(2,-3),F3=(-3,2),
∴F1+F2+F3=(-1,2)+(2,-3)+(-3,2)
=(-1+2-3,2-3+2)=(-2,1).
【课时精练】

1.(多选)下面说法中正确的有
A.相等向量的对应坐标相同
B.平面上一个向量对应于平面上唯一的坐标
C.一个坐标对应于唯一的一个向量
D.平面上一个点的坐标与以原点为始点、该点为终点的向量的坐标一一对应


由向量坐标的定义不难看出一个坐标可对应无数个相等的向量,故C错误,A,B,D都正确.


3.向量a,b满足a+b=(-1,5),a-b=(5,-3),则b=
A.(3,4) B.(-3,4)
C.(3,-4) D.(-3,-4)
因为a+b=(-1,5),a-b=(5,-3),
所以(a+b)-(a-b)=(-1,5)-(5,-3),
即2b=(-6,8),所以b=(-3,4).

4.若向量a=(1,1),b=(-1,1),c=(4,2),则c等于
A.3a-b B.3a+b
C.-a+3b D.a+3b
设c=xa+yb,

5.设向量a=(1,-3),b=(-2,4),c=(-1,-2),若表示向量4a,4b-2c,2(a-c),d的有向线段首尾相连能构成四边形,则向量d=
A.(2,6) B.(-2,6)
C.(2,-6) D.(-2,-6)
由题意,得4a+4b-2c+2(a-c)+d=0,
则d=-4a-4b+2c-2(a-c)=-6a-4b+4c=(-2,-6).
(5,-1)
7.(链接教材P33习题9.3(2)T2)已知向量a=(3,5),a的起点A的坐标为(-3,7),则向量a的终点B的坐标为________.
(0,12)
4,-4
`
∵B(-3,1),C(1,-1),D是BC的中点,
∴D(-1,0),又A(3,2),
`
设点C(x1,y1),D(x2,y2),

12.(多选)已知平行四边形三个顶点的坐标分别为A(-2,1),B(-1,3),C(3,4),则第四个顶点的坐标可能为
A.(2,2) B.(4,6) C.(-6,0) D.(4,-6)

设第四个顶点的坐标为D(x,y).
当平行四边形为ABCD时,


当平行四边形为ACDB时,
故第四个顶点的坐标为(2,2)或(4,6)或(-6,0).
设P(x,y),
(2)在第四象限?
14.已知向量a,b,c在正方形网格中的位置如图所示,用基底a,b表示c,则
A.c=3a-2b B.c=-3a+2b
C.c=-2a+3b D.c=2a+3b

法一 如图,建立平面直角坐标系,设网格中最小的正方形的边长为1,
则a=(1,1),b=(-2,3),c=(7,-3).
设向量c=ma+nb(m,n∈R),
所以c=3a-2b.
法二 如图,以i,j为基底,
则a=i+j,b=-2i+3j,c=7i-3j.
设c=λa+μb=(λ-2μ)i+(λ+3μ)j,λ,μ∈R,
所以c=3a-2b.第2课时 向量数量积的坐标表示
课标要求 1.掌握向量数量积的坐标表示,会进行向量数量积的坐标运算. 2.能够用两个向量的坐标来解决与向量的模、夹角、垂直有关的问题.
【引入】 前面我们学面向量数量积及其性质,上节课学习了向量的坐标表示及向量加、减、数乘运算的坐标表示,那么,我们能否用坐标去表示两向量的数量积呢?
一、向量数量积的坐标表示
探究1 在平面直角坐标系中,设i,j分别是与x轴、y轴正方向相同的单位向量.
(1)计算i2,j2及i·j的值;
(2)已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),如何计算a·b
                                    
                                    
                                    
【知识梳理】
向量数量积的坐标表示
若向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=____________.
即两个向量的数量积等于________________________.
温馨提示 (1)向量数量积的坐标表示适用于任意向量.
(2)a·b∈R.
例1 (链接教材P35例1)(1)已知a=(-2,1),b=(-3,2),则(3a-b)·(a-2b)=(  )
A.-15 B.-9
C.-27 D.13
(2)如图所示,在矩形ABCD中,AB=,BC=2,点E在边CD上,且=2,则·的值是________.
             
                                    
                                    
                                    
思维升华 数量积坐标运算的技巧
(1)进行数量积运算时,要正确使用公式a·b=x1x2+y1y2,并能灵活运用以下几个关系:
①|a|2=a·a.
②(a+b)·(a-b)=|a|2-|b|2.
③(a+b)2=|a|2+2a·b+|b|2.
(2)在平面几何图形中求数量积,若几何图形规则易建系,可先建立坐标系,写出相关向量的坐标,再求数量积.
训练1 (1)若向量a=(x,2),b=(-1,3),a·b=3,则x=(  )
A.3 B.-3
C. D.-
(2)已知正方形ABCD的边长为2,E为CD的中点,点F在AD上,且=2,则·=________.
二、向量的模
探究2 设向量a=(x,y),试用x,y表示|a|.
                                    
                                    
探究3 对于平面内两点A(x1,y1),B(x2,y2),如何用向量推导A,B两点间的距离.
                                    
                                    
例2 已知平面向量a=(3,5),b=(-2,1).
(1)求a-2b及其模的大小;
(2)若c=a-(a·b)b,求|c|.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 a·a=a2=|a|2或|a|==,此性质可用来求向量的模,可以实现实数运算与向量运算的相互转化.
训练2 (1)(链接教材P37习题9.3(3)T6)已知点A(2,1),B(1,2),C(3,6),则
|2+|=________.
(2)已知向量a,b满足|a|=1,|b|=2,a-b=(2,1),则|3a-b|=(  )
A.2 B.
C.3 D.2
(3)已知向量a=(2,1),a·b=10,|a+b|=5,则|b|等于(  )
A. B. C.5 D.25
三、向量的夹角与垂直问题
【知识梳理】
向量的夹角
设两个非零向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),它们的夹角为θ,由向量数量积的定义,可得cos θ==________________.
特别地,a⊥b x1x2+y1y2=0.
温馨提示 a⊥b x1x2+y1y2=0的前提条件是a,b均不为零向量.
例3 (链接教材P35例2)已知向量=(-1,3),=(1,t),且(-2)⊥.
(1)求向量与的夹角θ;
(2)求点A到直线OB的距离.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 解决向量夹角问题的方法及注意事项
(1)求解方法:
由cos θ==直接求出cos θ.
(2)注意事项:利用cos θ=求θ的值时,要注意0°≤θ≤180°,cos θ<0时有两种情况:一是θ是钝角,二是θ为180°;cos θ>0时也有两种情况:一是θ是锐角,二是θ为0°.
训练3 (1)已知a=(-3,2),b=(-1,0),若向量λa+b与a-2b垂直,则实数λ的值为(  )
A. B.-
C. D.-
(2)(链接教材P37习题9.3(3)T5)已知点A(-3,5),B(1,10),C(2,1),则∠ACB的大小为________;点A到直线BC的距离为________.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
【课堂达标】
1.(多选)在平面直角坐标系中,点O为原点,已知A(-3,-4),B(5,-12),=-,则(  )
A.=(-8,8) B.=(-8,8)
C.||=8 D.·=(-15,48)
2.已知向量a=(1,n),b=(-1,n),若2a-b与b垂直,则|a|等于(  )
A.1 B.
C.2 D.4
3.已知a,b为平面向量,且a=(4,3),2a+b=(3,18),则a与b夹角的余弦值等于(  )
A. B.-
C. D.-
4.(链接教材P36练习T7)已知向量a=(-4,3),则与向量a垂直的单位向量的坐标为________.
第2课时 向量数量积的坐标表示
探究1 提示 (1)i2=|i|2=1,j2=|j|2=1,
由于i⊥j,∴i·j=0.
(2)∵a=(x1,y1)=x1i+y1j,
b=(x2,y2)=x2i+y2j,
∴a·b=(x1i+y1j)·(x2i+y2j)
=x1i·(x2i+y2j)+y1j·(x2i+y2j)
=x1x2i2+x1y2i·j+x2y1j·i+y1y2j2
=x1x2+y1y2.
知识梳理
x1x2+y1y2 它们对应坐标的乘积的和
例1 (1)A (2) [(1)法一 a=(-2,1),b=(-3,2),
所以3a-b=(-3,1),a-2b=(4,-3),
所以(3a-b)·(a-2b)=-12-3=-15.
法二 |a|==,
|b|==,
a·b=(-2)×(-3)+1×2=8,
所以(3a-b)·(a-2b)
=3|a|2-7a·b+2|b|2
=-15.
(2)以A为原点,AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.
∵AB=,BC=2,
∴A(0,0),B(,0),C(,2),D(0,2).
∵点E在边CD上,且=2,
∴E,
∴=,=,
∴·=-+4=.]
训练1 (1)A (2) [(1)a·b=-x+6=3,故x=3.
(2)如图所示,以A为原点,AB,AD所在直线分别为x轴、y轴,建立直角坐标系,则
B(2,0),E(1,2),C(2,2),
F,
∴=(-1,2),=,
∴·=2-=.]
探究2 提示 a2=a·a=x2+y2,
所以|a|=.
探究3 提示 由A(x1,y1),B(x2,y2),
得=(x1-x2,y1-y2),
故2=·=(x1-x2)2+(y1-y2)2,
得||=,
即AB=.
例2 解 (1)∵a=(3,5),b=(-2,1),
∴a-2b=(3,5)-2(-2,1)=(3+4,5-2)=(7,3),∴|a-2b|==.
(2)∵a·b=-6+5=-1,
∴c=a+b=(1,6),
∴|c|==.
训练2 (1)5 (2)B (3)C [(1)∵=(-1,1),=(1,5),
∴2+=(-1,7),
∴|2+|=5.
(2)∵|a|=1,|b|=2,a-b=(2,1),
∴(a-b)2=|a-b|2
=a2+b2-2a·b=1+4-2a·b=5,
∴a·b=0.
∴|3a-b|2=9a2+b2-6a·b=9+4=13,
∴|3a-b|=.
(3)∵a=(2,1),∴a2=5,
又|a+b|=5,∴(a+b)2=50,
即a2+2a·b+b2=50,
∴5+2×10+b2=50,
∴b2=25,∴|b|=5.]
知识梳理
例3 解 (1)因为=(-1,3),=(1,t),
所以-2=(-3,3-2t).
因为(-2)⊥,
所以(-2)·=(-3)×(-1)+(3-2t)×3=0,解得t=2,
所以·=(-1)×1+3×2=5,
||=,||=,
所以cos θ===,
又0°≤θ≤150°,所以θ=45°.
(2)点A到直线OB的距离为
d=||sin θ=×=.
训练3 (1)B (2)45°  [(1)法一 由向量λa+b与a-2b垂直,得(λa+b)·(a-2b)=0.
因为a=(-3,2),b=(-1,0),
所以λa+b=(-3λ-1,2λ),a-2b=(-1,2),
所以(λa+b)·(a-2b)=(-3λ-1)×(-1)+2λ×2=0,
即3λ+1+4λ=0,解得λ=-.
法二 因为a=(-3,2),b=(-1,0),
所以a2=13,b2=1,a·b=3.
又向量λa+b与a-2b垂直,
所以(λa+b)·(a-2b)=0,
即λa2+(1-2λ)a·b-2b2=13λ+3(1-2λ)-2=7λ+1=0,解得λ=-.
(2)易得=(-5,4),=(-1,9),
∴·=-5×(-1)+4×9=41.
∵∠ACB是与的夹角,
∴cos∠ACB===.
∵0°≤∠ACB≤180°,
∴∠ACB=45°.
∴点A到直线BC的距离为||·sin∠ACB=×=.
课堂达标
1.BC [A中,=(5,-12)-(-3,-4)=(8,-8),故A错误;
B中,=-==-=(-8,8),故B正确;
C中,||==8,故C正确;
D中,· =8×5+(-8)×(-12)=136,故D错误.]
2.C [∵2a-b与b垂直,
∴(2a-b)·b=2a·b-|b|2
=2(-1+n2)-(1+n2)=n2-3=0,
∴n2=3,∴|a|==2.]
3.C [因为a=(4,3),所以2a=(8,6).
又2a+b=(3,18),所以b=(-5,12),
所以a·b=-20+36=16.
设a与b的夹角为θ,
又|a|=5,|b|=13,
所以cos θ===.]
4.或 [设与向量a垂直的单位向量的坐标为(x,y),

解得或
故与向量a垂直的单位向量的坐标为或.](共55张PPT)
第9章 9.3 9.3.2 向量坐标表示与运算
第2课时 向量数量积的坐标表示
课标要求
1.掌握向量数量积的坐标表示,会进行向量数量积的坐标运算.
2.能够用两个向量的坐标来解决与向量的模、夹角、垂直有关的问题.
引入
前面我们学面向量数量积及其性质,上节课学习了向量的坐标表示及向量加、减、数乘运算的坐标表示,那么,我们能否用坐标去表示两向量的数量积呢?
课时精练
一、向量数量积的坐标表示
二、向量的模
三、向量的夹角与垂直问题
课堂达标
内容索引
向量数量积的坐标表示

探究1 在平面直角坐标系中,设i,j分别是与x轴、y轴正方向相同的单位向量.
(1)计算i2,j2及i·j的值;
(2)已知a=(x1,y1),b=(x2,y2),如何计算a·b
提示 (1)i2=|i|2=1,j2=|j|2=1,
由于i⊥j,∴i·j=0.
(2)∵a=(x1,y1)=x1i+y1j,b=(x2,y2)=x2i+y2j,
∴a·b=(x1i+y1j)·(x2i+y2j)
=x1i·(x2i+y2j)+y1j·(x2i+y2j)
=x1x2i2+x1y2i·j+x2y1j·i+y1y2j2
=x1x2+y1y2.
向量数量积的坐标表示
若向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a·b=_____________.
即两个向量的数量积等于________________________.
知识梳理
x1x2+y1y2
它们对应坐标的乘积的和
温馨提示
(1)向量数量积的坐标表示适用于任意向量.
(2)a·b∈R.
例1

(链接教材P35例1)(1)已知a=(-2,1),b=(-3,2),则(3a-b)·(a-2b)=
A.-15 B.-9 C.-27 D.13
法一 a=(-2,1),b=(-3,2),
所以3a-b=(-3,1),a-2b=(4,-3),
所以(3a-b)·(a-2b)=-12-3=-15.
a·b=(-2)×(-3)+1×2=8,所以(3a-b)·(a-2b)=3|a|2-7a·b+2|b|2=-15.
以A为原点,AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.
数量积坐标运算的技巧
(1)进行数量积运算时,要正确使用公式a·b=x1x2+y1y2,并能灵活运用以下几个关系:
①|a|2=a·a.
②(a+b)·(a-b)=|a|2-|b|2.
③(a+b)2=|a|2+2a·b+|b|2.
(2)在平面几何图形中求数量积,若几何图形规则易建系,可先建立坐标系,写出相关向量的坐标,再求数量积.
思维升华
训练1

a·b=-x+6=3,故x=3.
如图所示,以A为原点,AB,AD所在直线分别为x轴、y轴,建立直角坐标系,则
向量的模

探究2 设向量a=(x,y),试用x,y表示|a|.
提示 a2=a·a=x2+y2,
探究3 对于平面内两点A(x1,y1),B(x2,y2),如何用向量推导A,B两点间的距离.
提示 由A(x1,y1),B(x2,y2),
例2
已知平面向量a=(3,5),b=(-2,1).
(1)求a-2b及其模的大小;
(2)若c=a-(a·b)b,求|c|.
(1)∵a=(3,5),b=(-2,1),
思维升华
训练2
∵|a|=1,|b|=2,a-b=(2,1),

∴(a-b)2=|a-b|2=a2+b2-2a·b=1+4-2a·b=5,
∴a·b=0.
∴|3a-b|2=9a2+b2-6a·b=9+4=13,
∵a=(2,1),∴a2=5,

即a2+2a·b+b2=50,
∴5+2×10+b2=50,
∴b2=25,∴|b|=5.
向量的夹角与垂直问题

知识梳理
温馨提示
a⊥b x1x2+y1y2=0的前提条件是a,b均不为零向量.
例3
(2)求点A到直线OB的距离.
点A到直线OB的距离为
思维升华
训练3

法一 由向量λa+b与a-2b垂直,得(λa+b)·(a-2b)=0.
因为a=(-3,2),b=(-1,0),
所以λa+b=(-3λ-1,2λ),a-2b=(-1,2),
所以(λa+b)·(a-2b)=(-3λ-1)×(-1)+2λ×2=0,
法二 因为a=(-3,2),b=(-1,0),
所以a2=13,b2=1,a·b=3.
又向量λa+b与a-2b垂直,
所以(λa+b)·(a-2b)=0,
(2)(链接教材P37习题9.3(3)T5)已知点A(-3,5),B(1,10),C(2,1),则∠ACB的大小为________;点A到直线BC的距离为________.
45°
【课堂达标】



∵2a-b与b垂直,
∴(2a-b)·b=2a·b-|b|2
=2(-1+n2)-(1+n2)=n2-3=0,

因为a=(4,3),所以2a=(8,6).
又2a+b=(3,18),所以b=(-5,12),所以a·b=-20+36=16.
设a与b的夹角为θ,又|a|=5,|b|=13,
设与向量a垂直的单位向量的坐标为(x,y),
【课时精练】

1.(多选)已知向量a=(-3,2),b=(-1,0),则



2.(链接教材P36练习T6)已知点A(-2,-3),B(19,4),C(-1,-6),则△ABC是
A.等腰三角形 B.等边三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形


4.已知向量a=(m,2),b=(2,-1),则“a·b<0”是“0A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
因为a=(m,2),b=(2,-1),
所以由a·b=2m+2×(-1)<0,解得m<1.
因为(-∞,1)?(0,1),
所以“m<1”是“0即“a·b<0”是“0
因为(a-b)⊥b,所以(a-b)·b=a·b-b2=0,
7.已知平面向量a=(2,-1),b=(m,2),且a⊥b,则|a+b|=________.
因为a=(2,-1),b=(m,2),且a⊥b,
所以a·b=2m-2=0,所以m=1,
所以a+b=(3,1),
8.已知单位向量a,b满足a·b=0,若向量c=a+b,则向量a,c的夹角为________.
因为单位向量a,b满足a·b=0,
不妨设a=(1,0),b=(0,1),则c=a+b=(1,1),
所以c·a=1×1+0×1=1,
9.(1)(链接教材P37习题9.3(3)T2)已知点A(0,1),B(6,4),C(4,8),D(-2,5),求证:四边形ABCD是矩形.
∴四边形ABCD是平行四边形.
∴△ABC是等腰直角三角形.
10.(链接教材P37习题9.3(3)T8)已知平面向量a=(1,-2),b=(-1,-1).
(1)求|2a-b|;
因为a=(1,-2),b=(-1,-1),
所以2a-b=2(1,-2)-(-1,-1)=(3,-3),
a+λb=(1,-2)+λ(-1,-1)=(1-λ,-2-λ),
整理得λ2+λ-2=0,解得λ=1或λ=-2.

代入(*)式整理得2t2-4t=8|t|-t·|t|.
当t>0时,3t2=12t,所以t=4;
当t<0时,t2=-4t,所以t=-4.
综上,实数t的值为4或-4.

14.对于任意的a,b,c,d∈R,试用向量方法证明柯西不等式(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2).
设x=(a,b),y=(c,d).
则x·y=ac+bd,
|x|2=a2+b2,|y|2=c2+d2,
∵x·y=|x||y|cos θ≤|x||y|(θ为x与y的夹角),
∴(x·y)2≤|x|2|y|2,即(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2).第9章 课时精练9 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标
表示
(分值:100分)
单选题每小题5分,共30分;多选题每小题6分,共12分.
一、基础巩固
1.(多选)下面说法中正确的有(  )
相等向量的对应坐标相同
平面上一个向量对应于平面上唯一的坐标
一个坐标对应于唯一的一个向量
平面上一个点的坐标与以原点为始点、该点为终点的向量的坐标一一对应
2.已知点A(1,1),B(2,4),将向量向右平移1个单位长度,再向下平移1个单位长度,所得向量的坐标是(  )
(2,0) (3,3)
(1,3) (3,4)
3.向量a,b满足a+b=(-1,5),a-b=(5,-3),则b=(  )
(3,4) (-3,4)
(3,-4) (-3,-4)
4.若向量a=(1,1),b=(-1,1),c=(4,2),则c等于(  )
3a-b 3a+b
-a+3b a+3b
5.设向量a=(1,-3),b=(-2,4),c=(-1,-2),若表示向量4a,4b-2c,2(a-c),d的有向线段首尾相连能构成四边形,则向量d=(  )
(2,6) (-2,6)
(2,-6) (-2,-6)
6.(链接教材P33练习T2)在平面直角坐标系中,若A(-2,3),B(3,2),则=________;线段AB的中点坐标为________.
7.(链接教材P33习题9.3(2)T2)已知向量a=(3,5),a的起点A的坐标为(-3,7),则向量a的终点B的坐标为________.
8.(链接教材P33习题9.3(2)T4)设m,n为实数,若=(2,3),=(m,n),=(-1,4),=(-5,-3),则m,n的值分别为________.
9.(13分)(1)(链接教材P33练习T5)在平面直角坐标系中,已知△ABC的三个顶点是A(3,2),B(-3,1),C(1,-1),D是BC的中点,求的坐标;
(2)(链接教材P33习题9.3(2)T7)已知点O(0,0),A(1,3),B(-2,4),且=2,=3,求A′,B′两点及的坐标.
10.(13分)已知点A(-1,2),B(2,8)且=,=-,求点C,D和的坐标.
二、综合运用
11.已知两点A(4,1),B(7,-3),||=5,则与向量同向的单位向量是(  )
12.(多选)已知平行四边形三个顶点的坐标分别为A(-2,1),B(-1,3),C(3,4),则第四个顶点的坐标可能为(  )
(2,2) (4,6)
(-6,0) (4,-6)
13.(17分)(链接教材P33习题9.3(2)T9)已知点A(2,3),B(5,4),C(7,10),且点P满足=+λ(λ∈R),当λ为何值时,点P
(1)在直线y=x上?
(2)在第四象限?
三、创新拓展
14.已知向量a,b,c在正方形网格中的位置如图所示,用基底a,b表示c,则(  )
c=3a-2b c=-3a+2b
c=-2a+3b c=2a+3b
课时精练9 向量的坐标表示及向量线性运算的坐标表示
1.ABD 2.C 3.B 4.A 5.D
6.(5,-1)  7.(0,12) 8.4,-4
9.解 (1)∵B(-3,1),C(1,-1),
D是BC的中点,∴D(-1,0),又A(3,2),
∴=(-1,0)-(3,2)=(-4,-2).
(2)设A′(x1,y1),B′(x2,y2),
则=(x1,y1),=(x2,y2).
∵A(1,3),B(-2,4),
∴=(1,3),=(-2,4),
∵=2=(2,6),=3=(-6,12),

∴A′(2,6),B′(-6,12),∴=(-8,6).
10.解 设点C(x1,y1),D(x2,y2),由题意可得=(x1+1,y1-2),=(3,6),
=(-1-x2,2-y2),=(-3,-6).
∵=,=-,
∴(x1+1,y1-2)=(3,6)=(1,2),
(-1-x2,2-y2)=-(-3,-6)=(1,2),
则有和
解得和
∴点C,D的坐标分别为(0,4)和(-2,0),
∴=(-2,-4).
11.A 12.ABC
13.解 (1)由题意设P(n,n),则=(n-2,n-3),=(3,1),=(5,7).
∵=+λ,
∴(n-2,n-3)=(3+5λ,1+7λ),
即解得
∴当λ=,点P在直线y=x上.
(2)设P(x,y),
由(1)知∴
∵点P在第四象限,
∴解得-1<λ<-.
∴当-1<λ<-时,点P在第四象限.
14.A第9章 课时精练10 向量数量积的坐标表示
(分值:100分)
单选题每小题5分,共30分;多选题每小题6分,共6分.
一、基础巩固
1.(多选)已知向量a=(-3,2),b=(-1,0),则(  )
(a+b)·b=4 (a-3b)⊥b
|a-b|=|b| a2=b2+4a·b
2.(链接教材P36练习T6)已知点A(-2,-3),B(19,4),C(-1,-6),则△ABC是(  )
等腰三角形 等边三角形
直角三角形 等腰直角三角形
3.已知向量a=(1,),b=(3,m).若向量a,b的夹角为,则实数m等于(  )
2
0 -
4.已知向量a=(m,2),b=(2,-1),则“a·b<0”是“0充分不必要条件
必要不充分条件
充要条件
既不充分也不必要条件
5.已知平面向量a=(-2,m),b=(1,),且(a-b)⊥b,则实数m的值为(  )
-2 2
4 6
6.已知向量a=(,1),b=(x,y)(xy≠0),且|b|=1,a·b<0,则向量b的坐标可以是______.
7.已知平面向量a=(2,-1),b=(m,2),且a⊥b,则|a+b|=________.
8.已知单位向量a,b满足a·b=0,若向量c=a+b,则向量a,c的夹角为________.
9.(10分)(1)(链接教材P37习题9.3(3)T2)已知点A(0,1),B(6,4),C(4,8),
D(-2,5),求证:四边形ABCD是矩形.
(2)(链接教材P37习题9.3(3)T4)已知O为坐标原点,=(-1,8),=(-4,1),=(1,3).求证:△ABC是等腰直角三角形.
10.(10分)(链接教材P37习题9.3(3)T8)已知平面向量a=(1,-2),b=(-1,-1).
(1)求|2a-b|;
(2)若向量a+λb与2a-b的夹角为,求实数λ的值.二、综合运用
11.已知非零向量a=(t,0),b=(-1,),若a+2b与a的夹角等于a+2b与b的夹角,则实数t=(  )
4 4或-4
2 2或-2
12.已知点A(1,2),B(3,2),C(3,4),则向量在向量上的投影向量的坐标为(  )
(1,1)
(2,2) (,)
13.(13分)(链接教材P37习题9.3(3)T10)已知|a|=1,|b|=,a+b=(,1),试求:
(1)|a-b|;
(2)a+b与a-b的夹角θ.
三、创新拓展
14.(16分)对于任意的a,b,c,d∈R,试用向量方法证明柯西不等式(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2).
课时精练10 向量数量积的坐标表示
1.ABD 2.C 3.B 4.B 5.B
6.(答案不唯一) 7.
8.
9.证明 (1)由题意得=(6,3),=(-6,-3),=(-2,4),
则=-,∴AB綊CD,
∴四边形ABCD是平行四边形.
∵·=6×(-2)+3×4=0,
∴⊥,即AB⊥BC,∴四边形ABCD是矩形.
(2)易得=(5,2),=(2,-5),
∴||2=29,||2=29,
·=5×2+2×(-5)=0,
∴||=||,⊥,
∴△ABC是等腰直角三角形.
10.解 (1)因为a=(1,-2),b=(-1,-1),
所以2a-b=2(1,-2)-(-1,-1)=(3,-3),所以|2a-b|==3.
(2)a+λb=(1,-2)+λ(-1,-1)
=(1-λ,-2-λ),
所以|a+λb|=,
(a+λb)·(2a-b)=3(1-λ)+(-3)×(-2-λ)=9.
又向量a+λb与2a-b的夹角为,所以(a+λb)·(2a-b)=|a+λb||2a-b|cos ,
即9=×3×,
整理得λ2+λ-2=0,解得λ=1或λ=-2.
11.B 12.B
13.解 (1)由a+b=(,1),
可得|a+b|==2,则(a+b)2=4,
即a2+b2+2a·b=4,又|a|=1,|b|=,
则a·b=0,则|a-b|===2.
(2)cos θ===-,
又θ∈[0,π],
则θ=π,故a+b与a-b的夹角θ为π.
14.证明 设x=(a,b),y=(c,d).
则x·y=ac+bd,
|x|2=a2+b2,|y|2=c2+d2,
∵x·y=|x||y|cos θ≤|x||y|(θ为x与y的夹角),∴(x·y)2≤|x|2|y|2,
即(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2).

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