2021学年新教材数学人教B版必修第二册623平面向量的坐标及其运算学案Word版含答案

6.2.3平面向量的坐标及其运算第1课时学习目标1.平面向量的坐标的定义;2.平面向量的坐标的求法;3.平面向量直角坐标在向量相等和线性运算中的应用.自主预习1.什么叫正交基底?.2.什么叫正交分解?.3.向量坐标的定义:.课堂探究探究一:1.正交基底:2.正交分解:尝试与发现如图所示,已知e1,e2是平面内两个相互垂直的单位向量,将图中的向量a与b都用e1,e2表示.3.由上图可以看出,a=,b=.4.引入坐标的定义:.牛刀小试:图中a的坐标为,b的坐标为.探究二:在平面直角坐标系中,如何确定向量的坐标呢?请同学们自行阅读课本第161页,并完成下题:图中,a=,b=,e1=,e2=.小结:1.如果平面上一点A的坐标为(x,y),那么向量⃗⃗⃗⃗⃗对应的坐标也为,即⃗⃗⃗⃗⃗=;反之,这一结论也成立.2.为了求出平面上向量的坐标,可以选择如下两种方法中的任何一种:①.②.例1如图所示,写出向量a,b的坐标.探究三:平面上的向量有了坐标之后,向量的相等以及运算与它们对应的坐标之间有什么关系呢?探究:假设平面上两个向量a,b满足a=(x1,y1),b=(x2,y2),也就是说a=x1e1+y1e2,b=.(1)若a=b,则x1e1+y1e2=x2e1+y2e2,坐标关系为;(2)向量a+b=x1e1+y1e2+x2e1+y2e2=(x1+x2)e1+(y1+y2)e2,a+b的坐标为;同理:(3)向量a-b的坐标为;(4)向量μa的坐标为.例2已知a=(-2,3),b=(3,-3),求下列向量的坐标:(1)a+b;(2)2a-5b;(3)b.探究:由平面向量的坐标怎样表示向量的模?事实上,如果向量a不在坐标轴上时,可以构造出一个边长分别为|x|与|y|的矩形,而|a|正好等于矩形的对角线长,因此|a|=√.当a在坐标轴上时,上述结论显然也成立.例3已知a=(√,1),b=(-2√,2),求|a|,|b|.课堂练习1.下列说法中正确的个数是()①向量在平面直角坐标系xOy内的坐标是唯一的;②若⃗⃗⃗⃗⃗=(1,2),则⃗⃗⃗⃗⃗的终点坐标是(1,2);③若⃗⃗⃗⃗⃗的终点坐标为(1,2),则⃗⃗⃗⃗⃗=(1,2).A.0B.1C.2D.32.若向量⃗⃗⃗⃗⃗=(1,2),⃗⃗⃗⃗⃗=(3,4),则⃗⃗⃗⃗⃗等于()A.(4,6)B.(-4,-6)C.(-2,-2)D.(2,2)3.设向量a,b满足|a|=2√,b=(2,1),且a与b的方向相反,则a的坐标为.核心素养专练1.若向量⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗=(2,2),⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗=(-2,3)分别表示两个力F1,F2,则|F1+F2|为()A.(0,5)B.(4,-1)C.2√D.52.已知⃗⃗⃗⃗⃗=a,且A(),B(),又λ=,则λa等于()A.(--)B.()C.()D.(--)参考答案自主预习略课堂探究探究一:1.如果平面向量的基底{e1,e2}中,e1⊥e2,就称这组基底为正交基底.2.在正交基底下向量的分解称为向量的正交分解3.2e1+2e23e1-2e24.一般地,给定平面内两个互相垂直的单位向量e1,e2,对于平面内的向量a,如果a=xe1+ye2,则称(x,y)为向量当a的坐标,记作a=(x,y)牛刀小试:(2,2)(3,-2)探究二:(4,2)(-3,-1)(1,0)(0,1)小结:1.(x,y)(x,y)2.①将向量用正交单位向量e1,e2表示出来,读出向量的坐标(探究一)②将向量的始点平移到原点,读出终点的坐标,即向量的坐标(探究二)例1解:因为a的始点在原点,所以由a的终点坐标知a=(5,-1).又因为b=4e1+e2,所以b=(-4,1).探究三:探究:x2e1+y2e2(1)x1=x2且y1=y2(2)(x1+x2,y1+y2)(3)(x1-x2,y1-y2)(4)(μx1,μy1)例2解:(1)a+b=(-2,3)+(3,-3)=(-2+3,3-3)=(1,0).(2)2a-5b=2(-2,3)-5(3,-3)=(-4,6)-(15,-15)=(-19,21).(3)b=(3,-3)=(1,-1).例3解:由已知可得|a|=√√=2,|b|=√-√=4.课堂练习1.B解析:因为e1,e2为正交基底,所以①正确;向量的坐标与表示该向量的有向线段的始点、终点的具体位置无关,只与其相对位置有关,故②③不正确.2.A解析:⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗+⃗⃗⃗⃗⃗=(1,2)+(3,4)=(4,6).3.解析:因为b=(2,1),且a与b的方向相反,所以设a=(2λ,λ)(λ0).因为|a|=2√,所以4λ2+λ2=20,λ2=4,λ=-2,所以a=(-4,-2).答案:(-4,-2)核心素养专练1.D2.A第2课时学习目标1.理解平面向量的坐标概念;2.掌握向量的坐标运算;3.通过平面向量坐标表示及坐标运算法则的推导培养学生演绎、归纳、猜想的能力;4.通过对坐标平面内点和向量的类比,培养学生类比推理能力;5.借助数学图形解决问题,提高学生用数形结合的思想方法解决问题的能力.自主预习1.根据上节课的知识,当向量的始点在原点时,它的直角坐标怎样读出来?2.向量的加法、减法法则.3.设A(x1,y1),B(x2,y2)为平面直角坐标系中的两点,则⃗⃗⃗⃗⃗=,⃗⃗⃗⃗⃗=,所以,⃗⃗⃗⃗⃗==(x2,y2)-(x1,y1)=.课堂探究探究一:问题1:已知向量的始点为A(x1,y1),终点为B(x2,y2),能否直接写出向量的坐标?问题2:向量模的坐标运算公式|⃗⃗⃗⃗⃗|=√--,对于上式,你还能发现什么?你能求平面内两个点之间的距离吗?问题3:已知点A(x1,y1),B(x2,y2),设线段AB的终点为M(x,y),根据前面所学知识,得⃗⃗⃗⃗⃗⃗=(⃗⃗⃗⃗⃗+⃗⃗⃗⃗⃗)=(x1+x2,y1+y2)=()对于上式,你能发现线段的中点坐标怎样表示吗?例1已知点A(-2,1),B(1,3),求线段AB的中点M与三等分点P,Q的坐标.变式训练已知平行四边形ABCD的顶点A(-2,1),B(-1,3),C(3,4),则顶点D的坐标是.探究二:1.回答共线向量基本定理.2.请同学们自主学习课本第165页,并归纳出向量平行的坐标表示:设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a∥b⇔x1y2=x2y1.例2已知⃗⃗⃗⃗⃗=(2,5),a=(1,y),⃗⃗⃗⃗⃗∥a,求y的值.变式训练在平面直角坐标系中,已知点A(-2,-3),B(0,1),C(2,5),求证:A,B,C三点共线.课堂练习1.在平行四边形ABCD中,AC为一条对角线,⃗⃗⃗⃗⃗=(2,4),⃗⃗⃗⃗⃗=(1,3),则⃗⃗⃗⃗⃗=()A.(2,4)B.(3,5)C.(1,1)D.(-1,-1)2.已知向量a=(1,2),2a+b=(3,2),则b=()A.(1,-2)B.(1,2)C.(5,6)D.(2,0)3.设a=(),b=(),且a∥b,则锐角α为()A.30°B.60°C.45°D.75°4.已知⃗⃗⃗⃗⃗=(1,3),且点A(-2,5),则点B的坐标为()A.(1,8)B.(-1,8)C.(3,2)D.(-3,2)参考答案自主预习略课堂探究探究一:问题1:能,⃗⃗⃗⃗⃗=(x2-x1,y2-y1).问题2:发现平面内两点A(x1,y1)与B(x2,y2)之间距离|AB|=|⃗⃗⃗⃗⃗|=√--.问题3:x=,y=.例1解:⃗⃗⃗⃗⃗⃗=(⃗⃗⃗⃗⃗+⃗⃗⃗⃗⃗)=(-).因为⃗⃗⃗⃗⃗=-(-)=,又因为⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗,设P(x,y),所以(x,y)-(-2,1)=(3,2)=(),所以(x,y)=()+(-2,1)=(-).同理可得Q(),所以M(-),P(-),Q().变式训练:解析:由于平行四边形ABCD的顶点A(-2,1),B(-1,3),C(3,4),则可知⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗.∴(1,2)=(3-x,4-y).∴x=2,y=2,故点D的坐标是(2,2).探究二:略例2解:因为⃗⃗⃗⃗⃗∥a,所以1×5=2×y,解得y=.变式训练:证明:由已知得⃗⃗⃗⃗⃗=(0,1)-(-2,-3)=(2,4),⃗⃗⃗⃗⃗=(2,5)-(-2,-3)=(4,8).因为2×8=4×4,所以⃗⃗⃗⃗⃗∥⃗⃗⃗⃗⃗,所以A,B,C三点共线.课堂练习1.C2.A3.A4.B第1课时学习目标1.了解平面向量的正交分解,掌握向量的坐标表示.2.掌握两个向量和、差及数乘向量的坐标运算法则和向量的模的公式.3.正确理解向量坐标的概念,要把点的坐标与向量的坐标区分开来.自主预习1.直线的平行与向量的平行有什么联系与区别?2.怎样判断两条直线垂直?3.在边长为1的正三角形ABC中,|⃗⃗⃗⃗⃗-⃗⃗⃗⃗⃗|的值为.4.如图,在△ABC中,D是AB边上的点,且满足AD=3BD,设⃗⃗⃗⃗⃗=a,⃗⃗⃗⃗⃗=b,则向量⃗⃗⃗⃗⃗用a,b表示为.课堂探究1.向量的垂直问题1直线垂直是怎样定义的?如果平面上两个非零向量a,b所在的,我们就说平面向量,记作,为了方便起见,规定零向量与任意向量都垂直即时训练写出下列哪些向量是垂直的.2.正交分解问题2前面我们学过平面向量基本定理,当基底为两个垂直向量时仍成立吗?思考并回答下面问题.已知e1,e2平面内两垂直的单位向量,将图中的向量a,b用e1,e2表示.a=;b=.3.向量的坐标小组合作探究一我们可以借助初中学过的形式表示上面两个向量.根据直角坐标系中点的坐标我们可得出:一般地,给定平面内两个的单位向量e1,e2,对于平面内向量a,如果a=xe1+ye2,则称为向量a的坐标,记作.请同学们写出上面问题中两个向量的坐标.即时训练请同学们写出下面坐标系中两个向量的坐标.小组合作探究二当向量的始点坐标为原点时,终点坐标是对应向量的坐标;当向量的始点不是坐标原点怎么办?要点归纳为了求出平面上向量的坐标,可以选择如下两种方法中的任何一种:(1)将向量用表示出来;(2)将向量的始点,读出终点的坐标.例1根据下图写出向量a,b,c,d的坐标,其中每个小正方形的边长是1.即时训练请把下列坐标系中的向量的始点移到原点,并标出向量a,b,c,d所对应的点A,B,C,D.4.平面向量的坐标运算问题3现在向量可以用坐标表示,那向量的加减与数乘是不是用坐标表示更简单呢?已知a=⃗⃗⃗⃗⃗,b=⃗⃗⃗⃗⃗,c=⃗⃗⃗⃗⃗,如下图所示,写出a,b,c的坐标,看看用坐标表示向量a+b,a-b以及a-3c,然后写出它们的坐标.小组合作探究三我们能不能得到向量加减与数乘的一般公式呢?设a=(x1,y1),b=(x2,y2),试写出a+b,a-b,λa,λa+μb的坐标.∴a+b=.a-b=.λa=.λa+μb=.例2已知a=(-2,3),b=(3,1),c=(10,-4),试用a,b表示c.要点归纳待定系数法是最基本的数学方法之一,它的实质是先将未知量设出来,再利用方程或方程组求解,把一个向量用其他两个向量表示,这是常用方法.课堂小结通过本节课的学习,你有什么收获?(知识层面,思想方法层面)核心素养专练单项选择题1.已知向量a=(1,2),b=(3,1),则b-a=()A.(-2,1)B.(2,-1)C.(2,0)D.(4,3)多项选择题2.已知,在平面上的点A(2,1),B(0,2),C(-2,1),O(0,0),下面结论正确的是()A.⃗⃗⃗⃗⃗-⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗B.⃗⃗⃗⃗⃗+⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗C.⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗-2⃗⃗⃗⃗⃗D.⃗⃗⃗⃗⃗+2⃗⃗⃗⃗⃗=⃗⃗⃗⃗⃗解答题3.已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).设⃗⃗⃗⃗⃗=a,⃗⃗⃗⃗⃗=b,⃗⃗⃗⃗⃗=c.(1)求3a+b;(2)求满足a=mb+nc的实数m,n的值.参考答案自主预习略课堂探究1.问题1直线互相垂直a与b垂直a⊥b即时训练⃗⃗⃗⃗⃗与⃗⃗⃗⃗⃗,⃗⃗⃗⃗⃗,⃗⃗⃗⃗⃗,⃗⃗⃗⃗⃗;⃗⃗⃗⃗⃗与⃗⃗⃗⃗⃗,⃗⃗⃗⃗⃗,⃗⃗⃗⃗⃗,⃗⃗⃗⃗⃗等.2.正交分解问题2成立2e1+2e23e1-2e23