(三十四)高中數(shù)學(xué)之 平面向量 篇
一、向量的基本概念
1、向量的定義:既有大小又有方向的量叫做向量。
(向量兩大要素:大小和方向,二者缺一不可。向量的大小是代數(shù)特征,方向是幾何特征。)
2、向量的表示:
向量可以用有向線段(帶有方向的線段)表示,有向線段的長度表示向量的大小,線段的箭頭指向就是向量的方向,線段的起點叫做向量的起點,線段的終點叫做向量的終點。
一般地,可以用有向線段的兩個端點(并且在端點上加上“→”符號)來表示,也可以用加租的小寫字母來表示。
例如:下圖中向量表示為AB向量(無法在AB上添加箭頭,抱歉?。ㄗx作AB向量)或“a“(讀作a向量,書寫時應(yīng)在字母上加“→”符號)

3、向量的模(長度):
(1)向量模的概念:表示向量的有向線段的長叫做向量的模,也叫做向量的長度,如上圖中,a向量記作|a|。
(2)平行向量的概念:方向相同或相反的非零向量,也叫做共線向量,用符號“∥”表示。
(3)零向量的概念:模為零的向量叫做零向量,記作“0”,零向量的方向是不確定的,零向量與任一向量平行。
(4)相等向量的概念:如果兩個向量的模相等且方向相同,那么這兩個向量相等,即:互為相等向量。
(5)相反向量的概念:如果兩個非零向量的模相等且方向相反,那么這兩個向量互為相反向量(負(fù)向量)。
二、向量運算法則
1、向量的加法:
①三角形法則:
已知非零向量a,b(已知向量的方向和大?。?,在平面上任取一點A,作(AB向量) =a,(BC向量)=b,并且作(AC向量) ,則(AC向量) 叫做向量a與向量b的和,記作a+b。
如圖所示:(AC向量)=?a+b

②平行四邊形法則:
已知非零向量a,b(已知向量的方向和大小),在平面上任取一點A,作(AB向量)=a,(AD向量)=b,以AB,AD為鄰邊作平行四邊形ABCD,則(AC向量)=?a+b。
如圖所示:(AC向量)=?a+b

③運算律:
加法交換律:a+b=b+a
加法結(jié)合律:(a+b)+c=a+(b+c)
2、向量的減法:
已知非零向量a,b(已知向量的方向和大小),在平面上任取一點O,作(OA向量) =a,(OB向量)=b,作(BA向量),則(BA向量)=a-b。
一個向量減去另一個向量等于加上它的相反向量,即:a-b=a+-(b)。
如圖所示:(BA向量)=a-b

三、向量的數(shù)乘運算
1、概念:實數(shù)入與向量a的積是一個向量,記作入a,此向量的模為|入a|=|入|×|a|。
規(guī)定:當(dāng)向量a不為零向量時,若入>0時,入a與a同向;若入<0時,入a與a反向;若入=0時,入a=0。
2、數(shù)乘運算的幾何意義:
入a是把向量a沿a的方向或a的反向放大或縮小到原來的|入|倍。
3、運算律:

四、向量的坐標(biāo)運算
1、什么是向量的坐標(biāo)?設(shè)(AB向量)的起點A的坐標(biāo)為(a,b),終點B的坐標(biāo)為(c,d),則(AB向量)的坐標(biāo)為(c-a,d-b),(AB向量)的模為√【(c-a)^2+(d-b)^2】。
2、向量的坐標(biāo)運算公式:設(shè)向量a=(e,f),向量b=(g,h),λ∈R,則有:

3、線段的定比分點公式:(入≠0)
設(shè)(AB向量)=入(BC向量),A(a,b),B(c,d),C(e,f),則有:

已知(AB向量)=入(BC向量),A(a,b),B(c,d),C(e,f),所以

化簡得到:

當(dāng)=1時,(AB向量)=(BC向量),此時B為A、C中點,則有中點坐標(biāo)公式

4、三角形重心公式:
設(shè)△ABC的三個頂點坐標(biāo)分別為:A(a,b),B(c,d),C(e,f),重心G(x,y),則有重心坐標(biāo)公式

證明如下:
因為△ABC三個頂點為:A(a,b),B(c,d),C(e,f),G(x,y)為三角形的重心(三邊中線的交點,將中線分成2:1的比例),
設(shè)D為B、C的中點,D【(c+e)/2,(d+f)/2】則有AG/DG=2/1,即:(AG向量)=2(GD向量),
所以,根據(jù)定比分點公式可得,

5、向量平移公式:
如果點P(x,y)按向量a=(m,n)平移到點P‘(x’,y’),則(OP’向量)=(OP向量)+a(O為原點),即:

五、向量的內(nèi)積
1、向量的夾角:
(1)概念:已知兩個非零向量a和b,作(OA向量)=a,(OB向量)=b,我們把由射線OA與OB所形成的角∠AOB叫做向量a與向量b的夾角,記作<a,b>。
(2)規(guī)定:
①向量的夾角的取值范圍為[0°,180°];
②當(dāng)<a,b>=90°時,a與b垂直;
③當(dāng)<a,b>=180°時,a與b反向(非反向量);
④當(dāng)a×b≤0時,<a,b>的取值范圍為[90°,180°];
⑤當(dāng)a×b≥0時,<a,b>的取值范圍為[0°,90°]。
2、向量的內(nèi)積:設(shè)向量a=(e,f),向量b=(g,h),它們的夾角為θ。
(1)向量坐標(biāo)公式:

(2)什么叫向量的內(nèi)積(數(shù)量積)?兩個非零向量a,b的模與它們夾角的余弦之積叫做向量a,b的內(nèi)積,也叫做數(shù)量積,其結(jié)果為一個數(shù)量。
數(shù)量積公式:a×b=|a|×|b|×cos<a,b>
(3)向量的夾角公式:
cosθ=(a×b)/(|a|×|b|)=(e×g+f×h)/(√(e^2+f^2 )×√(g^2+h^2))
