2016届高考数学一轮复习教学案(基础知识+高频考点+解题训练)平面向量的基本定理及坐标表示(含解析

2016届高考数学一轮复习教学案平面向量的基本定理及坐标表示[知识能否忆起]一、平面向量基本定理及坐标表示1．平面向量基本定理如果e1，e2是同一平面内的两个不共线向量，那么对于这一平面内的任意向量a，有且只有一对实数λ1，λ2，使a＝λ1e1＋λ2e2.其中，不共线的向量e1，e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底．2．平面向量的正交分解把一个向量分解为两个互相垂直的向量，叫做把向量正交分解．3．平面向量的坐标表示(1)在平面直角坐标系中，分别取与x轴，y轴方向相同的两个单位向量i，j作为基底．对于平面内的一个向量a，有且只有一对实数x，y，使a＝xi＋yj，把有序数对(x，y)叫做向量a的坐标，记作a＝(x，y)，其中x叫做a在x轴上的坐标，y叫做a在y轴上的坐标．(2)设OA＝xi＋yj，则向量OA的坐标(x，y)就是终点A的坐标，即若OA＝(x，y)，则A点坐标为(x，y)，反之亦成立．(O是坐标原点)二、平面向量坐标运算1．向量加法、减法、数乘向量及向量的模设a＝(x1，y1)，b＝(x2，y2)，则a＋b＝(x1＋x2，y1＋y2)，a－b＝(x1－x2，y1－y2)，λa＝(λx1，λy1)．2．向量坐标的求法(1)若向量的起点是坐标原点，则终点坐标即为向量的坐标．(2)设A(x1，y1)，B(x2，y2)，则AB＝(x2－x1，y2－y1)，|AB|＝x2－x12＋y2－y12.三、平面向量共线的坐标表示设a＝(x1，y1)，b＝(x2，y2)，其中b≠0.若a∥b⇔x1y2－x2y1＝0.[小题能否全取]1．(2012·广东高考)若向量AB＝(1,2)，BC＝(3,4)，则AC＝()A．(4,6)B．(－4，－6)C．(－2，－2)D．(2,2)解析：选A∵AC＝AB＋BC，∴AC＝(1,2)＋(3,4)＝(4,6)．2．已知向量a＝(2,1)，b＝(x，－2)，若a∥b，则a＋b等于()A．(－2，－1)B．(2,1)C．(3，－1)D．(－3,1)解析：选A由a∥b可得2×(－2)－1×x＝0，故x＝－4，所以a＋b＝(－2，－1)．3．(教材习题改编)已知两点A(4,1)，B(7，－3)，则与AB同向的单位向量是()A.35，－45B.－35，45C.－45，35D.45，－35解析：选A∵A(4,1)，B(7，－3)，∴AB＝(3，－4)，∴与AB同向的单位向量为AB|AB|＝35，－45.4．在平行四边形ABCD中，若AB＝(1,3)，AC＝(2,5)，则AD＝________，BD＝________.解析：AD＝BC＝AC－AB＝(2,5)－(1,3)＝(1,2)，BD＝AD－AB＝(1,2)－(1,3)＝(0，－1)．答案：(1,2)(0，－1)5．梯形ABCD中，AB∥CD，AB＝2CD，M，N分别是CD，AB的中点，设AB＝a，AD＝b.若MN＝ma＋nb，则nm＝________.解析：∵MN＝MD＋DA＋AN＝－14a－b＋12a＝14a－b，∴m＝14，n＝－1.∴nm＝－4.答案：－41.基底的不唯一性只要两个向量不共线，就可以作为平面的一组基底，对基底的选取不唯一，平面内任意向量a都可被这个平面的一组基底e1，e2线性表示，且在基底确定后，这样的表示是唯一的．2．向量坐标与点的坐标的区别要区分点的坐标与向量坐标的不同，尽管在形式上它们完全一样，但意义完全不同，向量坐标中既有方向的信息也有大小的信息．平面向量基本定理及其应用典题导入[例1](2012·苏北四市联考)如图，在四边形ABCD中，AC和BD相交于点O，设AD＝a，AB＝b，若AB＝2DC，则AO＝________(用向量a和b表示)．[自主解答]∵AB＝2DC，∴△DOC∽△BOA，且OCOA＝12，∴AO＝23AC＝23(AD＋DC)＝23a＋12b＝23a＋13b.[答案]23a＋13b由题悟法用向量基本定理解决问题的一般思路是：先选择一组基底，再用该基底表示向量，也就是利用已知向量表示未知向量，其实质就是利用平行四边形法则或三角形法则进行向量的加减运算和数乘运算．以题试法1．(2012·南宁模拟)在△ABC中，M为边BC上任意一点，N为AM中点，AN＝λAB＋μAC，则λ＋μ的值为()A.12B.13C.14D．1解析：选A设CM＝mCB＝m(AB－AC)(0≤m≤1)，则AM＝AC＋CM＝(1－m)AC＋mAB，AN＝12AM＝m2AB＋1－m2AC，所以λ＋μ＝m2＋1－m2＝12.平面向量的坐标运算典题导入[例2](1)(2012·西城期末)已知向量a＝(3，1)，b＝(0，－2)．若实数k与向量c满足a＋2b＝kc，则c可以是()A．(3，－1)B．(－1，－3)C．(－3，－1)D．(－1,3)(2)已知A(－2,4)，B(3，－1)，C(－3，－4)．设AB＝a，BC＝b，CA＝c.①求3a＋b－3c；②求满足a＝mb＋nc的实数m，n.[自主解答](1)∵a＝(3，1)，b＝(0，－2)，∴a＋2b＝(3，－3)＝－3(－1，3)．(2)由已知得a＝(5，－5)，b＝(－6，－3)，c＝(1,8)．①3a＋b－3c＝3(5，－5)＋(－6，－3)－3(1,8)＝(15－6－3，－15－3－24)＝(6，－42)．②∵mb＋nc＝(－6m＋n，－3m＋8n)，∴－6m＋n＝5，－3m＋8n＝－5，解得m＝－1，n＝－1.[答案](1)D本例中第(2)题增加条件CM＝3c，ON＝2b，求M，N的坐标及向量MN的坐标．解：∵CM＝OM－OC＝3c，∴OM＝3c＋OC＝(3,24)＋(－3，－4)＝(0,20)．∴M(0,20)．又∵CN＝ON－OC＝－2b，∴ON＝－2b＋OC＝(12,6)＋(－3，－4)＝(9,2)，∴N(9,2)．∴MN＝(9，－18)．由题悟法1．向量的坐标运算实现了向量运算代数化，将数与形结合起来，从而可使几何问题转化为数量运算．2．两个向量相等当且仅当它们的坐标对应相同．此时注意方程(组)思想的应用．[注意]向量的坐标与点的坐标不同：向量平移后，其起点和终点的坐标都发生变化，但向量的坐标不变．以题试法2．(2012·淮安模拟)已知向量a＝(6,4)，b＝(0,2)，OC＝a＋λb，O为坐标原点，若点C在函数y＝sinπ12x的图象上，则实数λ的值为________．解析：由题意得OC＝(6,4)＋λ(0,2)＝(6,4＋2λ)，故点C的坐标为(6,4＋2λ)，根据条件得4＋2λ＝sin6π12＝1，解得λ＝－32.答案：－32平面向量共线的坐标表示典题导入[例3](2011·广东高考)已知向量a＝(1,2)，b＝(1,0)，c＝(3,4)．若λ为实数，(a＋λb)∥c，则λ＝()A.14B.12C．1D．2[自主解答]可得a＋λb＝(1＋λ，2)，由(a＋λb)∥c得(1＋λ)×4－3×2＝0，所以λ＝12.[答案]B在本例条件下，问是否存在非零常数λ，使a＋λb和a－λc平行？若平行，是同向还是反向？解：∵a＋λb＝(1＋λ，2)，a－λc＝(1－3λ，2－4λ)，若(a＋λb)∥(a－λc)，∴(1＋λ)(2－4λ)－2(1－3λ)＝0.∴λ＝1.∴a＋λb＝(2,2)与a－λc＝(－2，－2)反向．即存在λ＝1使a＋λb与a－λc平行且反向．由题悟法a∥b的充要条件有两种表达方式(1)a∥b(b≠0)⇔a＝λb(λ∈R)；(2)设a＝(x1，y1)，b＝(x2，y2)，则a∥b⇔x1y2－x2y1＝0.两种充要条件的表达形式不同．第(1)种是用线性关系的形式表示的，而且有前提条件b≠0，而第(2)种无b≠0限制．以题试法3．(1)(2012·北京东城区综合练习)已知向量a＝(2,3)，b＝(－1,2)，若ma＋nb与a－2b共线，则mn＝()A．－2B．2C．－12D.12解析：选C由向量a＝(2,3)，b＝(－1,2)得ma＋nb＝(2m－n,3m＋2n)，a－2b＝(4，－1)，因为ma＋nb与a－2b共线，所以(2m－n)×(－1)－(3m＋2n)×4＝0，整理得mn＝－12.(2)(2012·嘉兴模拟)已知a，b是不共线的向量，AB＝λa＋b，AC＝a＋μb，λ，μ∈R，那么A，B，C三点共线的充要条件为()A．λ＋μ＝2B．λ－μ＝1C．λμ＝－1D．λμ＝1解析：选D∵A，B，C三点共线，∴存在实数t，满足AB＝tAC，即λa＋b＝ta＋μtb，又a，b是不共线的向量，∴λ＝t，1＝μt，即λμ＝1.1．在△ABC中，点P在BC上，且BP＝2PC，点Q是AC的中点，若PA＝(4,3)，PQ＝(1,5)，则BC等于()A．(－2,7)B．(－6,21)C．(2，－7)D．(6，－21)解析：选BBC＝3PC＝3(2PQ－PA)＝6PQ－3PA＝(6,30)－(12,9)＝(－6,21)．2．已知平面向量a＝(1,2)，b＝(－2，m)，且a∥b，则2a＋3b＝()A．(－2，－4)B．(－3，－6)C．(－4，－8)D．(－5，－10)解析：选C由a＝(1,2)，b＝(－2，m)，且a∥b，得1×m＝2×(－2)⇒m＝－4，从而b＝(－2，－4)，那么2a＋3b＝2(1,2)＋3(－2，－4)＝(－4，－8)．3.(2013·昆明模拟)如图所示，向量OA＝a，OB＝b，OC＝c，A，B，C在一条直线上，且AC＝－3CB，则()A．c＝－12a＋32bB．c＝32a－12bC．c＝－a＋2bD．c＝a＋2b解析：选A∵AC＝－3CB，∴OC－OA＝－3(OB－OC)．∴OC＝－12OA＋32OB，即c＝－12a＋32b.4．已知点A(2,1)，B(0,2)，C(－2,1)，O(0,0)．给出下面的结论：①直线OC与直线BA平行；②AB＋BC＝CA；③OA＋OC＝OB；④AC＝OB－2OA.其中正确的结论的个数是()A．1B．2C．3D．4解析：选C∵OC＝(－2,1)，BA＝(2，－1)，∴OC∥BA，又A，B，C，O不共线，∴OC∥AB.①正确；∵AB＋BC＝AC，∴②错误；∵OA＋OC＝(0,2)＝OB，∴③正确；∵OB－2OA＝(－4,0)，AC＝(－4,0)，∴④正确．5．(2012·郑州模拟)已知平面直角坐标系内的两个向量a＝(1,2)，b＝(m,3m－2)，且平面内的任一向量c都可以唯一的表示成c＝λa＋μb(λ、μ为实数)，则m的取值范围是()A．(－∞，2)B．(2，＋∞)C．(－∞，＋∞)D．(－∞，2)∪(2，＋∞)解析：选D由题意知向量a，b不共线，故m≠3m－22，解得m≠2.6．在平行四边形ABCD中，AC与BD交于点O，E是线段OD的中点，AE的延长线与CD交于点F.若AC＝a，BD＝b，则AF＝()A.14a＋12bB.23a＋13bC.12a＋14bD.13a＋23b解析：选B由已知得DE＝13EB，又∵△DEF∽△BEA，∴DF＝13AB.即DF＝13DC.∴CF＝23CD.∴CF＝23CD＝23(OD－OC)＝2312b－12a＝13b－13a.∴AF＝AC＋CF＝a＋13b－13a＝23a＋13b.7．(2012·洛阳质检)已知向量a＝8，x2，b＝(x,1)，其中x0，若(a－2b)∥(2a＋b)，则x＝________.解析：a－2b＝8－2x，x2－2，2a＋b＝(16＋x，x＋1)，由题意得(8－2x)·(x＋1)＝x2－2·(16＋x)，整理得x2＝16，又x0，所以x＝4.答案：48．(2013·九江模拟)P＝{a|a＝(－1,1)＋m(1,2)，m∈R}，Q＝{b|b＝(1，－2)＋n(2,3)，n∈R}是两个向量集合，则P∩Q等于________．解析：P中，a＝(－1＋m,1＋2m)，Q中，b＝(1＋2n，－2＋3n)．则