资源简介 6.2.1 向量的加法运算课标要求 情境导入1.借助实例和平面向量的几何表示,理解向量加法的概念(数学抽象、直观想象). 2.理解向量加法的几何意义,掌握平面向量的加法运算及运算律(直观想象、数学运算). 唐僧当年取经的路线是从东土大唐出发,先绕到新疆,再往天竺,若孙悟空单独前往,可以直接飞往西天,两种走法的位移相同吗?如果把位移看成向量,可引入向量的运算,下面我们探究平面向量的运算. 知识点一|向量加法的定义及三角形法则问题1 如图所示,小王上午从家(点A)到达了公司(点B),下午从公司(点B)到达了舅舅家(点C).(1)分别用向量表示出小王上午的位移、下午的位移以及这一天的位移;提示:;;.(2)这一天的位移与上、下午的位移有什么关系?提示:位移可以看成是位移与合成的,即可以看作是与的和.【知识梳理】1.向量加法的定义(1)定义:求两个向量 和 的运算,叫做向量的加法;(2)对于零向量与任意向量a,规定a+0=0+a=a.2.三角形法则已知非零向量a,b,在平面内取任意一点A,作=a,=b,则向量叫做a与b的和,记作a+b,即a+b=+=.这种求向量和的方法,称为向量加法的 三角形 法则. 提醒:(1)两向量的和仍是向量;(2)运用向量加法的三角形法则作图时要“首尾相接,再首尾相连”.【例1】 如图所示,(1)a+b= c ;解析:(1)a+b=+=c.(2)c+d= f ;解析:(2)c+d=+=f.(3)a+b+d= f .解析:(3)a+b+d=++==f.【规律方法】1.求向量和的三角形法则在平面内任取一点,以该点为起点,将两向量平移到首尾相接,从该起点到另外一个终点的向量就是这两个向量的和.一定要注意首尾相接.2.推广多个向量加法的三角形法则的特征为首尾顺次相接,其和为由第一个向量的起点指向最后一个向量的终点的向量,即++…+=. 提醒:若++…+=0,则该图形为封闭图形.训练1 点O是平行四边形ABCD的两条对角线的交点,则++=( )A. B.C. D.0答案:A知识点二|向量加法的平行四边形法则问题2 如图,平行四边形ABCD.(1)向量与是什么关系?提示:=.(2)向量+与相等吗?提示:相等.【知识梳理】以同一点O为起点的两个已知向量a,b,以OA,OB为邻边作 OACB,则以O为起点的向量(OC是 OACB的对角线)就是向量a与b的和. 提醒:应用平行四边形法则的前提是两向量“共起点”,且两个向量不共线.【例2】 (链接教材P8例1)如图所示,已知向量a,b,c,试作出向量a+b+c.解:法一(三角形法则) 如图1所示,在平面内任取一点O,作向量=a,=b,则向量=a+b;再作向量=c,则向量=(a+b)+c=a+b+c即为所求.法二(平行四边形法则) 如图2所示,在平面内任取一点O,作向量=a,=b,=c,以OA,OB为邻边作 OADB,连接OD,则=+=a+b;再以OD,OC为邻边作 ODEC,连接OE,则=+=a+b+c即为所求.【规律方法】1.求向量和的平行四边形法则在平面内任取一点,从此点出发分别作两个向量等于已知向量,以这两个向量所在线段为邻边作平行四边形,以所取的点为起点的对角线所对应的向量就是这两个向量的和.2.三角形法则与平行四边形法则的适用条件法则 三角形法则 平行四边形法则适用 条件 两向量共线或不共线均可,特别是一个向量的终点为另一个向量起点的求和 只适用于两向量不共线的情况,特别是两向量起点相同的求和训练2 (1)如图所示的方格纸中有定点O,P,Q,E,F,G,H,则+=( C )A. B. C. D.解析:(1)以OP,OQ为邻边作平行四边形,如图所示,则+=,由和的模相等,方向相同,得=,即+=.(2)已知在菱形ABCD中,∠BAD=60°,||=1,则|+|= 1 .解析:(2)因为在菱形ABCD中,∠BAD=60°,所以△ABD为等边三角形,所以|+|=||=||=1.知识点三|向量加法的运算律问题3 (1)结合向量加法的三角形法则和平行四边形法则,试探索|a+b|与|a|,|b|之间的关系;提示:①当向量a与b不共线时,a+b的方向与a,b方向不同,且|a+b|<|a|+|b|.②当a与b同向时,a+b,a,b同向,且|a+b|=|a|+|b|.(2)我们知道实数的加法满足交换律与结合律,向量的加法是否也满足交换律和结合律呢?你能证明自己的猜想吗?提示:满足.如图1,作=a,=b,以AB,AD为邻边作 ABCD,容易发现=b,=a,故=+=a+b.又=+=b+a,所以a+b=b+a.如图2,易得(a+b)+c=+=,且a+(b+c)=+=,所以(a+b)+c=a+(b+c).【知识梳理】1.向量加法的运算律(1)加法交换律:a+b= b+a ;(2)加法结合律:(a+b)+c= a+(b+c) .2.|a+b|与|a|,|b|之间的关系一般地,我们有|a+b|≤ |a|+|b| ,当且仅当a,b方向相同时等号成立. 提醒:当a,b至少有一个是零向量时等号也成立.【例3】 化简:(1)+;解:(1)+=+=.(2)++;解:(2)++=++=(+)+=+=0.(3)(+)+(+)+.解:(3)(+)+(+)+=(+)++(+)=(+)+=+=.【规律方法】向量加法运算律的应用策略(1)多个向量的加法运算可按照任意的次序与任意的组合进行,如(a+b)+(c+d)=(b+d)+(a+c);a+b+c+d+e=[d+(a+c)]+(b+e);(2)应用原则:通过向量加法的交换律,使各向量“首尾相接”,通过向量加法的结合律调整向量相加的顺序.训练3 (1)化简:+(+)+=( B )A. B.C. D.解析:(1)+(+)+=+++=.故选B.(2)设|a|=8,|b|=12,则|a+b|的最大值为 20 .解析:(2)由|a+b|≤|a|+|b|,得|a+b|≤8+12=20.所以最大值为20.提能点|向量加法的实际应用【例4】 (链接教材P9例2)在静水中船的速度为20 m/min,水流的速度为10 m/min,如果船从岸边出发沿垂直于水流的航线到达对岸,求船行进的方向.解:作出图形,如图.船速v船与岸的方向成α角,由图可知v水+v船=v实际,结合已知条件,四边形ABCD为平行四边形.在Rt△ACD中,||=||=|v水|=10 m/min,||=|v船|=20 m/min,∴cos α===,∴α=60°.故船行进的方向是与水流的方向成120°角的方向.变式 若本例条件不变,求经过3小时,该船的实际航程是多少千米?解:由题意可知||=||=×20=10m/min=km/h,则经过3小时,该船的实际航程是3×=千米.【规律方法】应用向量解决实际问题的基本步骤(1)表示:用向量表示有关量,将所要解答的问题转化为向量问题;(2)运算:应用向量加法的平行四边形法则或三角形法则,将有关向量进行运算,解答向量问题;(3)还原:根据向量的运算结果,结合向量共线、相等等概念回答原问题.训练4 一架救援直升飞机从A地沿北偏东60°方向飞行了40 km到达B地,再由B地沿正北方向飞行40 km到达C地,求此时直升飞机与A地的相对位置.解:如图所示,设,分别是直升飞机的位移,则表示两次位移的合位移,即=+.在Rt△ABD中,||=20 km,||=20 km,则||=||+||=20+40=60 km,在Rt△ACD中,||==40 km,∠CAD=60°,即此时直升飞机位于A地北偏东30°方向,且距离A地40 km处.向量加法三角形法则的推广在加拿大蒙特利尔举行的机器人世界杯比赛决赛中,中国浙江大学队以4∶0的比分战胜了美国卡耐基梅隆大学队,获得了冠军.机器人在赛场上能“多人协作”进行断球、传球,能够做出假动作迷惑对手,还可以通过人工智能技术对球场局势进行相应的判断.在比赛过程中,中国浙江大学队的机器人甲采用迂回战术带球射门,行走的路线如图1,从点A开始绕灰色区域走一圈,最终骗过对方队员,成功踢进一球,这名射手激动地跳起了如图2所示的正多边形舞,跳舞的方式是从点P开始,沿正东方向行进1米,逆时针方向转变α度,继续按直线向前行进1米,再逆时针方向转变α度,按直线向前行进1米,……,最终回到起点.成功踢入一球后,甲、乙、丙、丁四名射手按图3的路线组织传球,又进了一球.最终中国浙江大学队踢进4球,以4∶0的成绩获得了机器人足球世界杯冠军!【问题探究】1.当α=45°时,请画出射手的跳舞轨迹,并说明跳多少步时位移为0,请作图说明(假设机器人跳1步为1米).提示:射手的跳舞轨迹为如图所示的正八边形,其中边长为1 m,跳8步时,射手回到起点,所以当射手跳8n(n∈N*)步时,射手的位移为零.2.要使射手能回到出发点,跳舞时设定的α应满足什么条件?提示:要使射手能回到出发点,只需射手的位移为零.按上述方式作图,则所作图形是内角为180°-α的正多边形,由多边形的内角和定理可得n(180°-α)=(n-2)·180°,解得α=,且n≥3,n∈N*.故α应满足的条件为α=,且n≥3,n∈N*.【迁移应用】 甲、乙、丙、丁四名射手按下列路线组织传球:甲机器人按北偏东30°的方向将球传2 m给机器人乙,然后机器人乙按南偏东30°的方向将球传2 m给机器人丙,机器人丙再按西南方向传 m给机器人丁,利用向量加法求出球的位移向量,并确定此向量模的大小.解:根据题意画出示意图如图,用A,B,C,D分别表示甲、乙、丙、丁四名射手的位置,则球的位移为++=,故球的最终位移为,依题意知△ABC为正三角形,故||=||=AC=2 m.又因为∠ACD=45°,CD= m,所以∠ADC=90°,所以△ACD为等腰直角三角形,所以||= m.1.化简++=( )A.0 B.0C. D.解析:A ++=++=0,故选A.2.〔多选〕下列等式正确的是( )A.a+(b+c)=(a+c)+bB.+=0C.=++D.|a+b|=|a|+|b|解析:AC 易知A、C正确.B错误,因为+=0;D错误,因为只有在a与b至少有一个为零向量或a,b为方向相同的非零向量时等式成立,而其他情况下等式不成立.3.如图所示,在正六边形ABCDEF中,++=( )A.0 B.C. D.解析:D 由于=,故++=++=.故选D.4.若在△ABC中,AB=AC=1,|+|=,判断△ABC的形状.解:以AB,AC为邻边作 ABDC,如图所示.则|+|=||=.又AB=AC=1,且BD=AC,∴AB=BD=1,从而△ABD为等腰直角三角形.因此 ABDC为正方形,故△ABC为等腰直角三角形.课堂小结1.理清单 (1)向量加法的三角形法则及平行四边形法则; (2)向量三角不等式; (3)向量加法的运算律; (4)向量加法的实际应用. 2.应体会 三角形法则和平行四边形法则都可用于求向量的和,体现了数形结合的思想方法. 3.避易错 当a,b,c没有确定都同向时,|a+b+c|≠|a|+|b|+|c|.1.在四边形ABCD中,++=( )A. B.C. D.解析:D ++=++=,故选D.2.如图,四边形ABCD是平行四边形,则向量+=( )A. B.C. D.解析:D 因为在平行四边形ABCD中,=,所以+=+=.故选D.3.四边形ABCD是梯形,AD∥BC,对角线AC与BD相交于点O,则+++=( )A. B.C. D.解析:B +++=(+)+(+)=+=.4.若向量a表示“向东航行1 km”,向量b表示“向北航行 km”,则向量a+b表示( )A.向东北方向航行2 km B.向北偏东30°方向航行2 kmC.向北偏东60°方向航行2 km D.向东北方向航行(1+)km解析:B 如图,|a|=1 km,|b|= km,易知tan α=,所以α=30°.故a+b的方向是北偏东30°.可知|a+b|=2 km.故选B.5.〔多选〕设a=(+)+(+),b是一个非零向量,则下列结论正确的有( )A.a∥b B.a+b=aC.a+b=b D.|a+b|<|a|+|b|解析:AC 由题意,向量a=(+)+(+)=+=0,且b是一个非零向量,所以a∥b成立,所以A正确;由a+b=b,所以B不正确,C正确;由|a+b|=|b|,|a|+|b|=|b|,所以|a+b|=|a|+|b|,所以D不正确.故选A、C.6.〔多选〕如图,在平行四边形ABCD中,下列计算正确的是( )A.+= B.++=C.++= D.++=0解析:ACD 由向量加法的平行四边形法则可得+=,故A正确;由向量加法的三角形法则可得++=+=+=,故B错误;由向量加法的平行四边形法则可得++=+=,故C正确;++=+=0,故D正确.故选A、C、D.7.已知=a,=b,=c,=d,=e,则a+b+c+d= e .解析:a+b+c+d=+++==e.8.在边长为1的等边三角形ABC中,|+|= 1 ,|+|= .解析:易知|+|=||=1,以AB,AC为邻边作平行四边形ABDC(图略),则|+|=||=2||×sin 60°=2×1×=.9.如图,在△ABC中,D,E分别是AB,AC上的点,F为线段DE延长线上一点,DE∥BC,AB∥CF,连接CD,求(在横线上只填一个向量):(1)+= ;(2)++= .解析:由已知可得四边形DFCB为平行四边形.(1)易知=,所以+=+=.(2)++=++=.10.如图,E,F,G,H分别是梯形ABCD的边AB,BC,CD,DA的中点,化简下列各式:(1)++;(2)+++.解:(1)++=++=++=+=.(2)+++=+++=++=+=0.11.若点O是△ABC的外心,且+=,则△ABC的内角C等于( )A.120° B.90°C.60° D.45°解析:A 因为点O是△ABC的外心,则||=||=||,由+=结合向量加法的几何意义知,四边形OACB为菱形,且∠ACO=∠BCO=60°,所以△ABC的内角C等于120°.故选A.12.已知等腰Rt△ABC的直角边长为1,E为斜边BC上一动点,则|+|的最小值为( )A. B.C.1 D.解析:A 易得|+|=||,显然当E为斜边BC的中点时,AE最短,此时AE⊥BC,AE==,即|+|的最小值为.故选A.13.已知点G是△ABC的重心,则++= 0 .解析:如图所示,连接AG并延长交BC于点E,则点E为BC的中点,延长AE到点D,使GE=ED,则+=,+=0,所以++=0.14.如图,按下列要求作答.(1)以A为始点,作出a+b;(2)以B为始点,作出c+d+e;(3)若图中小正方形边长为1,求|a+b|,|c+d+e|.解:(1)将a,b的起点同时平移到点A,利用平行四边形法则作出a+b,如图.(2)先将共线向量c,d的起点同时平移到点B,计算出c+d,再平移向量e与之首尾相接,利用三角形法则即可作出c+d+e,如图.(3)由图中小正方形的边长为1,根据作出的向量利用勾股定理可知,|a+b|==,|c+d+e|==.15.设P1P2P3…Pn是圆内接正n边形,O为圆心,试用向量证明++…+=0.证明:设++…+==a,将正n边形绕圆心O旋转弧度,假设此时旋转到的位置,旋转到的位置,…,旋转到的位置,但正多边形的位置不变,仅各顶点的字母变了,所以它们的和向量不变,a旋转弧度后没有改变,因此a只能是零向量,所以=0.1 / 16.2.1 向量的加法运算1.借助实例和平面向量的几何表示,理解向量加法的概念(数学抽象、直观想象). 2.理解向量加法的几何意义,掌握平面向量的加法运算及运算律(直观想象、数学运算). 知识点一|向量加法的定义及三角形法则问题1 如图所示,小王上午从家(点A)到达了公司(点B),下午从公司(点B)到达了舅舅家(点C). (1)分别用向量表示出小王上午的位移、下午的位移以及这一天的位移;(2)这一天的位移与上、下午的位移有什么关系?【知识梳理】1.向量加法的定义(1)定义:求两个向量 的运算,叫做向量的加法;(2)对于零向量与任意向量a,规定a+0=0+a=a.2.三角形法则已知非零向量a,b,在平面内取任意一点A,作=a,=b,则向量叫做a与b的和,记作a+b,即a+b=+=.这种求向量和的方法,称为向量加法的 法则. 提醒:(1)两向量的和仍是向量;(2)运用向量加法的三角形法则作图时要“首尾相接,再首尾相连”.【例1】 如图所示,(1)a+b= ;(2)c+d= ;(3)a+b+d= .【规律方法】1.求向量和的三角形法则在平面内任取一点,以该点为起点,将两向量平移到首尾相接,从该起点到另外一个终点的向量就是这两个向量的和.一定要注意首尾相接.2.推广多个向量加法的三角形法则的特征为首尾顺次相接,其和为由第一个向量的起点指向最后一个向量的终点的向量,即++…+=. 提醒:若++…+=0,则该图形为封闭图形.训练1 点O是平行四边形ABCD的两条对角线的交点,则++=( )A. B.C. D.0知识点二|向量加法的平行四边形法则问题2 如图,平行四边形ABCD.(1)向量与是什么关系?(2)向量+与相等吗?【知识梳理】以同一点O为起点的两个已知向量a,b,以OA,OB为邻边作 OACB,则以O为起点的向量(OC是 OACB的对角线)就是向量a与b的和. 提醒:应用平行四边形法则的前提是两向量“共起点”,且两个向量不共线.【例2】 (链接教材P8例1)如图所示,已知向量a,b,c,试作出向量a+b+c.【规律方法】1.求向量和的平行四边形法则在平面内任取一点,从此点出发分别作两个向量等于已知向量,以这两个向量所在线段为邻边作平行四边形,以所取的点为起点的对角线所对应的向量就是这两个向量的和.2.三角形法则与平行四边形法则的适用条件法则 三角形法则 平行四边形法则适用 条件 两向量共线或不共线均可,特别是一个向量的终点为另一个向量起点的求和 只适用于两向量不共线的情况,特别是两向量起点相同的求和训练2 (1)如图所示的方格纸中有定点O,P,Q,E,F,G,H,则+=( )A. B.C. D.(2)已知在菱形ABCD中,∠BAD=60°,||=1,则|+|= .知识点三|向量加法的运算律问题3 (1)结合向量加法的三角形法则和平行四边形法则,试探索|a+b|与|a|,|b|之间的关系;(2)我们知道实数的加法满足交换律与结合律,向量的加法是否也满足交换律和结合律呢?你能证明自己的猜想吗?【知识梳理】1.向量加法的运算律(1)加法交换律:a+b= ;(2)加法结合律:(a+b)+c= .2.|a+b|与|a|,|b|之间的关系一般地,我们有|a+b|≤ ,当且仅当a,b方向相同时等号成立. 提醒:当a,b至少有一个是零向量时等号也成立.【例3】 化简:(1)+;(2)++;(3)(+)+(+)+.【规律方法】向量加法运算律的应用策略(1)多个向量的加法运算可按照任意的次序与任意的组合进行,如(a+b)+(c+d)=(b+d)+(a+c);a+b+c+d+e=[d+(a+c)]+(b+e);(2)应用原则:通过向量加法的交换律,使各向量“首尾相接”,通过向量加法的结合律调整向量相加的顺序.训练3 (1)化简:+(+)+=( )A. B.C. D.(2)设|a|=8,|b|=12,则|a+b|的最大值为 .提能点|向量加法的实际应用【例4】 (链接教材P9例2)在静水中船的速度为20 m/min,水流的速度为10 m/min,如果船从岸边出发沿垂直于水流的航线到达对岸,求船行进的方向.变式 若本例条件不变,求经过3小时,该船的实际航程是多少千米?【规律方法】应用向量解决实际问题的基本步骤(1)表示:用向量表示有关量,将所要解答的问题转化为向量问题;(2)运算:应用向量加法的平行四边形法则或三角形法则,将有关向量进行运算,解答向量问题;(3)还原:根据向量的运算结果,结合向量共线、相等等概念回答原问题.训练4 一架救援直升飞机从A地沿北偏东60°方向飞行了40 km到达B地,再由B地沿正北方向飞行40 km到达C地,求此时直升飞机与A地的相对位置.向量加法三角形法则的推广在加拿大蒙特利尔举行的机器人世界杯比赛决赛中,中国浙江大学队以4∶0的比分战胜了美国卡耐基梅隆大学队,获得了冠军.机器人在赛场上能“多人协作”进行断球、传球,能够做出假动作迷惑对手,还可以通过人工智能技术对球场局势进行相应的判断.在比赛过程中,中国浙江大学队的机器人甲采用迂回战术带球射门,行走的路线如图1,从点A开始绕灰色区域走一圈,最终骗过对方队员,成功踢进一球,这名射手激动地跳起了如图2所示的正多边形舞,跳舞的方式是从点P开始,沿正东方向行进1米,逆时针方向转变α度,继续按直线向前行进1米,再逆时针方向转变α度,按直线向前行进1米,……,最终回到起点.成功踢入一球后,甲、乙、丙、丁四名射手按图3的路线组织传球,又进了一球.最终中国浙江大学队踢进4球,以4∶0的成绩获得了机器人足球世界杯冠军!【问题探究】1.当α=45°时,请画出射手的跳舞轨迹,并说明跳多少步时位移为0,请作图说明(假设机器人跳1步为1米).2.要使射手能回到出发点,跳舞时设定的α应满足什么条件?【迁移应用】 甲、乙、丙、丁四名射手按下列路线组织传球:甲机器人按北偏东30°的方向将球传2 m给机器人乙,然后机器人乙按南偏东30°的方向将球传2 m给机器人丙,机器人丙再按西南方向传 m给机器人丁,利用向量加法求出球的位移向量,并确定此向量模的大小.1.化简++=( )A.0 B.0C. D.2.〔多选〕下列等式正确的是( )A.a+(b+c)=(a+c)+bB.+=0C.=++D.|a+b|=|a|+|b|3.如图所示,在正六边形ABCDEF中,++=( )A.0 B.C. D.4.若在△ABC中,AB=AC=1,|+|=,判断△ABC的形状.1.理清单 (1)向量加法的三角形法则及平行四边形法则; (2)向量三角不等式;d (3)向量加法的运算律; (4)向量加法的实际应用. 2.应体会 三角形法则和平行四边形法则都可用于求向量的和,体现了数形结合的思想方法. 3.避易错 当a,b,c没有确定都同向时,|a+b+c|≠|a|+|b|+|c|.提示:完成课后作业 第六章 6.2 6.2.11 / 1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 6.2.1 向量的加法运算.docx 6.2.1 向量的加法运算(教师版).docx