空间向量及其运算第5课时

ykiykiB(b1,b2,b3)A(a1,a2,a3)OOjxzjxz§3.1.5空间向量运算的坐标表示【学情分析】：平面向量有座标表示，空间向量也有座标表示，在上一节中，单位正交分解就能够完成向量坐标向空间直角坐标系坐标的转化。现在，通过本节的学习，我们可以将向量的地定性公式定量化，在解题特别是在解决立体几何问题的过程中，可以大大简化问题的难度。【教学目标】：（1）知识与技能：能用坐标表示空间向量（2）过程与方法：由平面坐标运算类别空间坐标运算，掌握空间向量的坐标运算（3）情感态度与价值观：类比学习，注重类比，运用向量的运算解决问题，培养学生的开拓能力。【教学重点】：空间向量的坐标运算【教学难点】：空间向量的坐标运算【课前准备】：课件【教学过程设计】：教学环节教学活动设计意图一．温故知新平面向量的坐标运算二．新课讲授1．空间向量的直角坐标运算律（1）若123(,,)aaaa，123(,,)bbbb，则112233(,,)abababab，112233(,,)abababab，123(,,)()aaaaR，（2）若111(,,)Axyz，222(,,)Bxyz，则212121(,,)ABxxyyzz．一个向量在直角坐标系中的坐标等于表示这个向量的有向线段的终点的坐标减去起点的坐标。2．数量积：即ba=332211bababa3．夹角：112233222222123123cos||||ababababababaaabbb．4．模长公式：若123(,,)aaaa，注重类比学习，举一反三，在平面向量中有坐标运算，空间向量中也有，运算规律和结论的本质是一样的。C1D1B1A1CDABF1E1C1D1B1A1COABFE则222123||aaaaaa．5．平行与垂直：112233//,,()ababababR00332211bababababa6．距离公式：若111(,,)Axyz，222(,,)Bxyz，则2222212121||()()()ABABxxyyzz，或222,212121()()()ABdxxyyzz．三．典例讲练例1．如图，在正方体1111DCBAABCD中，1E，1F分别是11BA，11DC的一个四等分点，求1BE与1DF所成的角的余弦值。解：不妨设正方体的棱长为1，分别以DA，DC，1DD为单位正交基底建立空间直角坐标系Oxyz，则)0,1,1(B，)1,43,1(1E，)0,0,0(D，)1,41,0(1F所以)1,41,0(1BE，)1,41,0(1DF417||1BE，417||1DF，161511DFBE所以1715,cos11DFBE，因此，1BE与1DF所成角的余弦值是1715例2．如图，正方体1111DCBAABCD中，E，F分别是1BB，11BD的中点，求证：1DAEF证明：不妨设正方体的棱长为1，分别以DA，DC，1DD为单位正交基底建立空间直角坐标系Oxyz，将空间向量的运算与向量的坐标表示结合起来，不仅可以解决夹角和距离的计算问题，而且可以使一些问题的解决变得简单。则)21,1,1(E，)1,21,21(F所以)21,21,21(EF，又)1,0,1(1A，)0,0,0(D，所以)1,0,1(1DA，所以01DAEF，因此1DAEF，即1DAEF四．练习巩固课本P105练习1，2，3五．拓展与提高1．如图在正方体AC1中，M、N分别是AA1、BB1的中点，求直线CM与D1N所成的角。2．已知三角形的顶点A（1，－1，1），B（2，1，－1），C（－1，－1，－2），这个三角形的面积是（）A.2101B.101C.2101D.41013．已知点A（1，2，3），B=（2，1，2），P（1，1，2）在直线OP（或延长线上）取一点P，使SASB最小，求S的坐标及最小值.解：设S（k,k,2k)为OP上一点，则SB=(1－k,2－k,3－2k)SB=(2－k,1－k,2－2k)∴SASB=(1－k)(2－k)+(2－k)(1－k)+(3－2k)(2－2k)=6k2－16k+10=6(k－34)2－32∴k=34时，min()SASB=－32此时OS=（38,34,34）学习注意触类旁通，举一反三，引进向量的坐标运算式把定性的向量定量化的有效办法。这样可以把向量问题转化为代数问题六．小结1．空间向量的直角坐标运算律2．数量积与夹角3．模长与距离4．平行于垂直七．作业课本P106习题3.1，A组第8、9、11题ABCDA1B1C1D1NM练习与测试：（基础题）1．已知向量baba与则),2,1,1(),1,2,0(的夹角为（）A．0°B．45°C．90°D．180°2．已知(1,0,2),(6,21,2),ab//,ab若则与的值分别为（）A．21,51B．5，2C．21,51D．-5，-2（中等题）3.已知)3,1,3(A，(1,0,5)B，求：（1）线段AB的中点坐标和长度；（2）到,AB两点的距离相等的点(,,)Pxyz的坐标,,xyz满足的条件奎屯王新敞新疆解：（1）设M是线段AB的中点，则)23,3,2()(21OBOAOM．∴AB的中点坐标是)23,3,2(，)3,4,2(AB29)3(4)2(||222AB．（2）∵点(,,)Pxyz到,AB两点的距离相等，则222222)0()5()1()3()1()3(zyxzyx,化简得：07684zyx,所以，到,AB两点的距离相等的点(,,)Pxyz的坐标,,xyz满足的条件是07684zyx．点评：到,AB两点的距离相等的点(,,)Pxyz构成的集合就是线段AB的中垂面，若将点P的坐标,,xyz满足的条件07684zyx的系数构成一个向量)6,8,4(a，发现与)3,4,2(AB共线。4,已知三角形的顶点是(1,1,1)A，(2,1,1)B，(1,1,2)C，试求这个三角形的面积。分析：可用公式1||||sin2SABACA来求面积奎屯王新敞新疆解：∵(1,2,2)AB，(2,0,3)AC，∴222||12(2)3AB，22||(2)0(3)13AC，(1,2,2)(2,0,3)264ABAC，∴4413coscos,39||||313ABACAABACABAC，213101sinsin,1cos,39AABACABAC∴所以1101||||sin22ABCSABACA．5．已知(cos,1,sin),(sin,1,cos)ab，则向量ab与ab的夹角是（）A．90°B．60°C．30°D．0°6．已知(1,1,),(2,,)atttbtt，则||ab的最小值是（）A．55B．555C．355D．1157．已知3cos,3sin,12cos,2sin,1P和Q，则PQ的取值范围是（）A.0,5B.0,25C.1,5D.1,5