制作人员:胡衍博
审核人员:刘睿熙
平面向量,是数学学习中一个非常重要且有用的工具,也是各地高中数学学习的重点之一。 在国内一些地区中, 平面向量会作为小部分初中考点出现在卷面中,而平面向量的重难点变 式,则是出现在高中数学中,例如平面向量共线定理,平面向量与三角形内心、外心、重心、垂心的关系, 以及最值、范围问题。
近一段时间,八年级的我们学习了平行四边形、矩形、菱形、正方形、以及 三角形的中位线等相关知识。试想如果我们将平面向量运用其中,会大大提升我们解题的效率,并且提供给我们更多的解题思维方式。
一.平面向量的基础,有向线段:
顾名思义,规定了方向的线段,被称为有向线段(direct line segment)。有向线段的方 向是从一点到另一点的指向。这时,线段的两端点具有顺序,我们把前一点称为起点, 后一点称作终点。
如何表示有向线段呢?
例如, 有向线段 AB 以 A 为起点,B 为终点, 用符号记作
二 . 向量的含义:
在数学中, 向量(vector)(也称为欧几里得向量、几何向量),指具有大小(magnitude) 和方向的量。箭头所指: 代表向量的方向;线段长度: 代表向量的大小。与向量对应的 量叫做数量(物理学中称标量),数量(或标量) 只有大小,没有方向。
向量的大小(长度) 叫做模
三. 向量之间的关系:
方向相同且长度相同的两个向量叫做相等的向量;
方向相反且长度相同的两个向量叫做互为相反向量;
方向相同的或相反的两个向量叫做平行向量。
四.平面向量的运算:
由于初中运用向量的内容大部分只需运用向量的加减法,因此在此不会对向量的乘除法 进行讲解。
(1) 平面向量的加法:
含义: 求两个向量的和的运算叫做向量的加法。
举例:
一般来说, 求不平行的两个向量的和向量时,只要把第二个点与第一个点首尾 相接, 那么第一个向量的起点为起点,第二个向量的终点为终点就是和向量。 这样的规定叫做向量加法的三角形法则。
更多向量加法技巧请见下图笔记:
(2)平面向量的减法:
反之, 减去一个向量等于加上该向量的相反向量。
求两个向量的差向量的规定叫做向量减法三角形, 如下图:
(3) 平面向量的运算法则:
向量的加法满足交换律, 理由如下:
因此,我们有:
类似地,向量的加法满足结合律, 理由如下:
五. 例题讲解
1. 已知三角形 ABC 中, ∠C=90°, AC=BC, 则下列等式中成立的有 (D)。
2. 如图, 已知平行四边形 AECF,点 B,D 位于对角线 EF 上,且 BE=DF,用向量的加 法证明:四边形 ABCD 为平行四边形。
(此题作为一道证明题, 运用平面向量将几何与代数结合于一体, 通过运算省去了 复杂的导角,导边过程, 为解题节省了大量时间)
3. 如图, 某船从点 A 出发以 2 倍根号 3km/h 的速度向垂直于对岸的方向行驶, 同 时河水的流速为 2km/h,求船实际航行的速度的大小与方向。
4. 如图, 已知平行四边形 ABCD 中, 点 E,F 分别为边 AD,BC 的中点, CE,AF 分别 与对角线 BD 相交于点 G,H。设向量 AB=向量 a,向量 AD=向量 b,用向量 a,b 分 别表示向量 AF,DH 。
(此题将三角形中位线定理,平行四边形的性质等几何考点与平面向量结合于一体, 通过几何、代数证明得出答案,是一道平面向量运用于几何证明中很典型的例题)
总结:平面向量是几何的一种代数表示,可将几何转化为代数形式,在一定方面帮助我们更加快速、简单的理解、思考题目,真正的做到了数形结合、代几综合。我们学会熟练地使用该工具,可以使自己在数学探索之路上越走越远,寻找思考的最佳方案!
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