6.2.2 向量的减法运算(PDF解析版)

文档属性

名称 6.2.2 向量的减法运算(PDF解析版)
格式 zip
文件大小 2.8MB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-06-18 15:48:01

文档简介

6.2.2 向量的减法运算
导学案
【学习目标】
1.知道相反向量的定义
2.记住向量减法法则及其几何意义
3.能够用向量减法法则及意义求两向量的差.
【自主学习】
知识点 1 相反向量
(1)我们规定,与向量 a , 的向量,叫做 a 的相反向量,记作-a.
(2)-(-a)=a,a+(-a)=(-a)+a=0.
(3)零向量的相反向量仍是 ,即 0=-0.
知识点 2 向量的减法及其几何意义
1.向量减法的定义
求两个向量差的运算叫做向量的减法.
我们定义,a-b=a+(-b),即减去一个向量相当于加上这个向量的 .
2.向量减法的几何意义
(1)三角形法则
如图,已知 a b → → →、 ,在平面内任取一点 O,作OA=a,OB=b,则BA=a-b,即 a-b 可以表
示为从向量 b 的终点指向向量 a 的终点的向量,这是向量减法的几何意义.
(2)平行四边形法则
A→B b A→如图①,设向量 = , C=a,则A→D=-b,由向量减法的定义,
→ → →
知AE=a+(-b)=a-b.又 b+BC=a,所以BC=a-b.
如图②,理解向量加、减法的平行四边形法则:
在 ABCD →中,AB=a →,AD → →=b,则AC=a+b,DB=a-b.
【合作探究】
探究一 向量减法的几何意义
→ →
【例 1-1】在△ABC中,D,E,F分别为 AB,BC,CA的中点,则AF-DB等于( )
A.F→D B.F→C
C.F→E D →.BE
【例 1-2】如图,已知向量 a,b,c,求作 a-b-c.
归纳总结:
【练习 1】如图,设 O为四边形 ABCD的对角线 AC与 BD的交点,
若A→B →=a,AD=b,O→D=c,则O→B=a-b+c.
探究二 向量的加减法运算
→ → → →
【例 2】化简AC-BD+CD-AB得( )
A A→B B A→. . D
C B→. C D.0
归纳总结:
→ → → → → → →
【练习 2】化简:(1)(AB+MB)+(-OB-MO); (2)AB-AD-DC.
探究三 向量加减运算几何意义的应用
【例 3-1】已知非零向量 a,b 满足|a|= 7+1,|b|= 7-1,且|a-b|=4,则|a+b|的值为 .

【例 3-2】如图所示,四边形 ACDE是平行四边形,B是该平行四边形外一点,且AB=a, A→C
b A→= , E=c → → →,试用向量 a,b,c 表示向量CD,BC,BD.
归纳总结:
【练习 3-1】已知 O为四边形 ABCD → → → → →所在平面外的一点,且向量OA,OB,OC,OD满足OA+
O→C →=OB+O→D,则四边形 ABCD的形状为_ __.
【练习 3-2】如图所示,解答下列各题:

①用 a、d、e 表示DB;

②用 b、c 表示DB;

③用 a、b、e 表示EC;
④用 c、d 表示E→C.
课后作业
A 组 基础题
一、选择题
1.在平行四边形 ABCD中,下列结论错误的是( )
→ → → → →
A.AB-DC=0 B.AD-BA=AC
→ → → → →
C.AB-AD=BD D.AD+CB=0
→ → →
2.在△ABC中,BC=a,CA=b,则AB等于( )
A.a+b B.-a+(-b)
C.a-b D.b-a
3.已知非零向量 a 与 b 同向,则 a-b( )
A.必定与 a 同向
B.必定与 b 同向
C.必定与 a 是平行向量
D.与 b 不可能是平行向量
4.化简 + =( )
A. B.0 C. D.
5.若 O,A,B是平面上不共线的任意三点,则以下各式中成立的是( )
A. = + B. =
C. =- + D. =-
6.(多选)化简以下各式,结果为 0的有( )
A. + +
B. +
C. +
D. + +

7.(多选)下列各式中能化简为AD的是( )
→ → →
A.(AB-DC)-CB
→ → →
B.AD-(CD+DC)
→ → → →
C.-(CB+MC)-(DA+BM)
→ → →
D.-BM-DA+MB
8.(多选)若 a,b 为非零向量,则下列命题正确的是( )
A.若|a|+|b|=|a+b|,则 a 与 b 方向相同
B.若|a|+|b|=|a-b|,则 a 与 b 方向相反
C.若|a|+|b|=|a-b|,则|a|=|b|
D.若||a|-|b||=|a-b|,则 a 与 b 方向相同
二、填空题
→ → →
9.如图,在△ABC中,若 D是边 BC的中点,E是边 AB上一点,则BE-DC+ED=________.
→ → → →
10.如图所示,已知 O 为平行四边形 ABCD内一点,OA=a,OB=b,OC=c,则OD=
________.(用 a,b,c 表示)
11.已知向量|a|=2,|b|=4,且 a,b 不是方向相反的向量,则|a-b|的取值范围是________.
三、解答题
→ → →
12.如图,O为△ABC内一点,OA=a,OB=b,OC=c.求作:
→ →
13.已知△OAB中,OA=a,OB=b,满足|a|=|b|=|a-b|=2,求|a+b|与△OAB的面积.
B 组 能力提升
一、选择题
→ → → → → →
1.设点 M是线段 BC的中点,点 A在直线 BC外,|BC|2=16,|AB+AC|=|AB-AC|,则|AM|
=( )
A.8 B.4
C.2 D.1
2.已知 =a, =b, =c, =d,且四边形 ABCD为平行四边形,则( )
A.a+b+c+d=0 B.a-b+c-d=0
C.a+b-c-d=0 D.a-b-c+d=0
3.(多选)对于菱形 ABCD,下列各式正确的是( )
→ →
A.AB=BC
→ →
B.|AB|=|BC|
→ → → →
C.|AB-CD|=|AD+BC|
→ → → →
D.|AD+CD|=|CD-CB|
4.(多选)下列说法中正确的是( )
A.若 = ,则 A,B,C,D四点构成一个平行四边形
B.若 a∥b,b∥c,则 a∥c
C.互为相反向量的两个向量模相等
D. + =
5.(多选)已知 a,b为非零向量,则下列命题中是真命题的是( )
A.若|a|+|b|=|a+b|,则 a与 b方向相同
B.若|a|+|b|=|a-b|,则 a与 b方向相反
C.若|a|+|b|=|a-b|,则 a与 b有相等的模
D.若||a|-|b||=|a-b|,则 a与 b方向相同
二、填空题
→ → →
6.已知|OA|=a,|OB|=b(a>b),|AB|的取值范围是[5,15],则 a=________,b=________.
→ → → → →
7.在△ABC中,|AB|=|BC|=|CA|=1,则|AB-BC|=________.
8.如图所示,在梯形 ABCD中,AD∥BC,AC与 BD交于 O点,则
+ + = .
9.若 a≠0,b≠0,且|a|=|b|=|a-b|,则 a与 a+b所在直线的夹角是 .
10.已知非零向量 a,b满足|a|= 7+1,|b|= 7-1,且|a-b|=4,则|a+b|= .
三、解答题
→ →
11.已知△ABC是等腰直角三角形,∠ACB=90°,M是斜边 AB的中点,CM=a,CA=b.
求证:(1)|a-b|=|a|;
(2)|a+(a-b)|=|b|.6.2.2 向量的减法运算
导学案
【学习目标】
1.知道相反向量的定义
2.记住向量减法法则及其几何意义
3.能够用向量减法法则及意义求两向量的差.
【自主学习】
知识点 1 相反向量
(1)我们规定,与向量 a 长度相等,方向相反的向量,叫做 a 的相反向量,记作-a.
(2)-(-a)=a,a+(-a)=(-a)+a=0.
(3)零向量的相反向量仍是零向量,即 0=-0.
知识点 2 向量的减法及其几何意义
1.向量减法的定义
求两个向量差的运算叫做向量的减法.
我们定义,a-b=a+(-b),即减去一个向量相当于加上这个向量的相反向量.
2.向量减法的几何意义
(1)三角形法则
→ → →
如图,已知 a、b,在平面内任取一点 O,作OA=a,OB=b,则BA=a-b,即 a-b 可以表
示为从向量 b 的终点指向向量 a 的终点的向量,这是向量减法的几何意义.
(2)平行四边形法则
如图①,设向量A→B=b → →,AC=a,则AD=-b,由向量减法的定义,
A→知 E=a+(-b) → →=a-b.又 b+BC=a,所以BC=a-b.
如图②,理解向量加、减法的平行四边形法则:
在 ABCD →中,AB=a,A→D →=b,则AC
a b D→= + , B=a-b.
【合作探究】
探究一 向量减法的几何意义
→ →
【例 1-1】在△ABC中,D,E,F分别为 AB,BC,CA的中点,则AF-DB等于( )
A.F→D B.F→C
C F→. E D →.BE
答案:D
[ → → →解析]由题意可知AF-DB=DE-D→B →=BE.
【例 1-2】如图,已知向量 a,b,c,求作 a-b-c.
[ ] → → → → →解析 如图,以 A为起点分别作向量AB和AC,使AB=a,AC=B.连接 CB,得向量CB,

再以点 C为起点作向量CD,使C→D → →=c.连接 DB,得向量DB.则向量DB即为所求作的向量 a
-b-c.
归纳总结:
1.作两向量的差的步骤
移 — 平移向量使之共起点

连 — 连接两向量的终点,方向指向被减向量.
2.求两个向量的减法的注意点
(1)可以转化为向量的加法来进行,如 a-b,可以先作-b,然后用加法 a+(-b)即可.
(2)向量减法的三角形法则对共线向量也适用.
【练习 1】如图,设 O为四边形 ABCD的对角线 AC与 BD →的交点,若AB a A→D b O→= , = , D
c →= ,则OB=a-b+c.
解析:由于OB=DB D→- O,
而D→B →=AB A→D a b D→- = - , O=-O→D=-c,

所以OB=a-b+c.
探究二 向量的加减法运算
→ → → →
【例 2】化简AC-BD+CD-AB得( )
A A→B B A→. . D
C.B→C D.0
答案:D
[解析] (1)解法一:A→C-B→D+C→D-A→B → → → →=AC-BD+CD+BA
=(A→C → → → → →+CD)+(BA-BD)=AD+DA=0.

解法二:AC-B→D+C→D-A→B=A→C+D→B+C→D+B→A
=(A→C →+CD) (D→B B→A) A→D D→+ + = + A=0.
归纳总结: 1 首尾相接且为和; 2 起点相同且为差.,做题时要注意观察是否有这两种形式.
同时要注意逆向应用,统一向量起点方法的应用.
【练习 2】化简:(1)(A→B+M→B) ( O→B →+ - -MO); (2)A→B-A→D-D→C.
[分析] 解答本题可先去括号,再利用相反向量及加法交换律、结合律化简.
[解] (1) → → → →解法一:原式=AB+MB+BO+OM
(A→B →= +BO)+(O→M M→B) A→O →+ = +OB=A→B.

解法二:原式=AB M→B →+ -OB M→- O
A→B (M→B M→= + - O)-O→B → → →=AB+(OB-OB)

=AB+0=A→B.
D→B D→C C→(2)解法一:原式= - = B.
A→ → →解法二:原式= B-(AD+DC)=A→B-A→C=C→B.
探究三 向量加减运算几何意义的应用
【例 3-1】已知非零向量 a,b 满足|a|= 7+1,|b|= 7-1,且|a-b|=4,则|a+b|的值为 .
答案:4
[ → → →解析] 如图,令OA=a,OB=b,则|BA|=|a-b|.
以OA →与OB为邻边作平行四边形OACB,则|OC|=|a+b|. →由于( 7+1)2+( 7-1)2=42.故|OA|2
+|O→B|2=|B→A|2,所以△OAB是∠AOB为 90°的直角三角形,从而 OA⊥OB,所以平行四边形
OACB → →是矩形.根据矩形的对角线相等有|OC|=|BA|=4,即|a+b|=4.
【例 3-2】如图所示,四边形 ACDE → →是平行四边形,B是该平行四边形外一点,且AB=a, AC
=b,A→E=c,试用向量 a,b,c → →表示向量CD,BC,B→D.
[解析] 因为四边形 ACDE是平行四边形,
所以C→D=A→E → → →=c,BC=AC-AB=b-a,
B→D B→C C→故 = + D=b-a+c.
归纳总结:
O ABCD O→A O→B O→C O→D O→【练习 3-1】已知 为四边形 所在平面外的一点,且向量 , , , 满足 A+
O→C=O→B →+OD,则四边形 ABCD的形状为_ __.
答案:平行四边形
[ ] (1) O→A O→解析 ∵ + C=O→B →+OD,
∴O→A →-OD=O→B O→C →- ,∴DA C→= B.
∴|D→A|=|C→B|,且 DA∥CB,
∴四边形 ABCD是平行四边形.
【练习 3-2】如图所示,解答下列各题:
①用 a、d、e →表示DB;

②用 b、c 表示DB;

③用 a、b、e 表示EC;

④用 c、d 表示EC.
[ → →解析] ①DB=DE+E→A+A→B
=d+e+a=a+d+e.
②D→B → → → →=CB-CD=-BC-CD=-b-c.
③E→C →=EA → →+AB+BC=a+b+e.
④E→C C→E → →=- =-(CD+DE)=-c-d.
课后作业
A 组 基础题
一、选择题
1.在平行四边形 ABCD中,下列结论错误的是( )
→ → → → →
A.AB-DC=0 B.AD-BA=AC
→ → → → →
C.AB-AD=BD D.AD+CB=0
答案 C [因为四边形 ABCD是平行四边形,
→ → → →
所以AB=DC,AB-DC=0,
→ → → → →
AD-BA=AD+AB=AC,
→ → →
AB-AD=DB,
→ → → →
AD+CB=AD+DA=0,故只有 C错误.]
→ → →
2.在△ABC中,BC=a,CA=b,则AB等于( )
A.a+b B.-a+(-b)
C.a-b D.b-a
→ → →
答案 B [如图,∵BA=BC+CA=a+b,
→ →
∴AB=-BA=-a-b.]
3.已知非零向量 a 与 b 同向,则 a-b( )
A.必定与 a 同向
B.必定与 b 同向
C.必定与 a 是平行向量
D.与 b 不可能是平行向量
答案 C [a-b 必定与 a 是平行向量.]
4.化简 + =( )
A. B.0 C. D.
解析 + = = + = .故选 A.
答案 A
5.若 O,A,B是平面上不共线的任意三点,则以下各式中成立的是( )
A. = + B. =
C. =- + D. =-
解析由平面向量的线性运算可知, = .故选 B.
答案 B
6.(多选)化简以下各式,结果为 0的有( )
A. + +
B. +
C. +
D. + +
解析 + + = + =0;
+ = + = =0;
+ = + = =0;
+ + = + = =0.故选 ABCD.
答案 ABCD

7.(多选)下列各式中能化简为AD的是( )
→ → →
A.(AB-DC)-CB
→ → →
B.AD-(CD+DC)
→ → → →
C.-(CB+MC)-(DA+BM)
→ → →
D.-BM-DA+MB
→ → → → → → → → → →
答案 ABC [选项 A中,(AB-DC)-CB=AB+CD+BC=AB+BC+CD=AD;选项 B中,
→ → → → → → → → → → → → →
AD-(CD+DC)=AD-0=AD;选项 C中,-(CB+MC)-(DA+BM)=-CB-MC-DA-BM
→ → → → → → → → → → → → → →
=BC+CM+AD+MB=(MB+BC+CM)+AD=AD;选项 D中,-BM-DA+MB=MB+AD
→ → →
+MB=2MB+AD.]
8.(多选)若 a,b 为非零向量,则下列命题正确的是( )
A.若|a|+|b|=|a+b|,则 a 与 b 方向相同
B.若|a|+|b|=|a-b|,则 a 与 b 方向相反
C.若|a|+|b|=|a-b|,则|a|=|b|
D.若||a|-|b||=|a-b|,则 a 与 b 方向相同
答案 ABD [当 a,b 方向相同时,有|a|+|b|=|a+b|,||a|-|b||=|a-b|;当 a,b 方向相反时,
有|a|+|b|=|a-b|,||a|-|b||=|a+b|,故 A,B,D均正确.]
二、填空题
→ → →
9.如图,在△ABC中,若 D是边 BC的中点,E是边 AB上一点,则BE-DC+ED=________.
答案 0 [因为 D是边 BC的中点,
→ → →
所以BE-DC+ED
→ → →
=BE+ED-DC
→ →
=BD-DC=0.]
→ → → →
10.如图所示,已知 O 为平行四边形 ABCD内一点,OA=a,OB=b,OC=c,则OD=
________.(用 a,b,c 表示)
→ → → → →
答案 a-b+c [由题意,在平行四边形 ABCD中,因为OA=a,OB=b,所以BA=OA-OB
=a-b,
→ →
所以CD=BA=a-b,
→ → →
所以OD=OC+CD=a-b+c.]
11.已知向量|a|=2,|b|=4,且 a,b 不是方向相反的向量,则|a-b|的取值范围是________.
答案[2,6) [根据题意得||a|-|b||≤|a-b|<|a|+|b|,即 2≤|a-b|<6.]
三、解答题
→ → →
12.如图,O为△ABC内一点,OA=a,OB=b,OC=c.求作:
答案(1)b+c-a;(2)a-b-c.
→ → → → →
[解] (1)以OB,OC为邻边作 OBDC,连接 OD,AD,则OD=OB+OC=b+c,所以 b+c
→ → →
-a=OD-OA=AD,如图所示.
→ → →
(2)由 a-b-c=a-(b+c),如图,作 OBEC,连接 OE,则OE=OB+OC=b+c,

连接 AE,则EA=a-(b+c)=a-b-c.
→ →
13.已知△OAB中,OA=a,OB=b,满足|a|=|b|=|a-b|=2,求|a+b|与△OAB的面积.
→ → → →
答案 3 [解] 由已知得|OA|=|OB|,以OA,OB为邻边作平行四边形 OACB,则可知其
→ →
为菱形,且OC=a+b,BA=a-b,
由于|a|=|b|=|a-b|,则 OA=OB=BA,
∴△OAB为正三角形,

∴|a+b|=|OC|=2× 3=2 3,
S 1△OAB= ×2× 3= 3.2
B 组 能力提升
一、选择题
→ → → → → →
1.设点 M是线段 BC的中点,点 A在直线 BC外,|BC|2=16,|AB+AC|=|AB-AC|,则|AM|
=( )
A.8 B.4
C.2 D.1
→ → → →
答案 C [根据|AB+AC|=|AB-AC|可知,

△ABC是以 A为直角的直角三角形,∵|BC|2=16,

∴|BC|=4,又∵M是 BC的中点,
→ 1 →|AM| |BC| 1∴ = = ×4=2.]
2 2
2.已知 =a, =b, =c, =d,且四边形 ABCD为平行四边形,则( )
A.a+b+c+d=0 B.a-b+c-d=0
C.a+b-c-d=0 D.a-b-c+d=0
解析易知 = , = ,而在平行四边形ABCD中, = ,所以 =
,即 b-a=c-d,也即 a-b+c-d=0.故选 B.
答案 B
3.(多选)对于菱形 ABCD,下列各式正确的是( )
→ →
A.AB=BC
→ →
B.|AB|=|BC|
→ → → →
C.|AB-CD|=|AD+BC|
→ → → →
D.|AD+CD|=|CD-CB|
→ →
答案 BCD [菱形 ABCD中,如图,|AB|=|BC|,∴B正确.
→ → → → → → →
又|AB-CD|=|AB+DC|=|AB+AB|=2|AB|,
→ → → → → →
|AD+BC|=|AD+AD|=2|AD|=2|AB|,
→ → → → → → → → →
∴C正确;又|AD+CD|=|DA+DC|=|DB|,|CD-CB|=|BD|=|DB|,∴D正确;A肯定
不正确,故选 BCD.]
4.(多选)下列说法中正确的是( )
A.若 = ,则 A,B,C,D四点构成一个平行四边形
B.若 a∥b,b∥c,则 a∥c
C.互为相反向量的两个向量模相等
D. + =
答案 CD
解析当 A,B,C,D四点共线时,不成立,故 A错误;零向量与任何向量共线,当 b=0时,a∥b,b∥c,
则 a∥c不成立,故 B错误;互为相反向量的模相等,方向相反,故 C正确; + = +
= ,故 D正确;故选 CD.
5.(多选)已知 a,b为非零向量,则下列命题中是真命题的是( )
A.若|a|+|b|=|a+b|,则 a与 b方向相同
B.若|a|+|b|=|a-b|,则 a与 b方向相反
C.若|a|+|b|=|a-b|,则 a与 b有相等的模
D.若||a|-|b||=|a-b|,则 a与 b方向相同
答案 ABD
解析如图,根据平面向量的平行四边形或三角形法则,
当 a,b不共线时,根据三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,有
||a|-|b||<|a±b|<|a|+|b|.当 a,b同向时有|a+b|=|a|+|b|,||a|-|b||=|a-b|.当 a,b反向时有
|a+b|=||a|-|b||,|a|+|b|=|a-b|,故选 ABD.
二、填空题
→ → →
6.已知|OA|=a,|OB|=b(a>b),|AB|的取值范围是[5,15],则 a=________,b=________.
→ → → → → → →
答案 10 5 [因为 a-b=||OA|-|OB||≤|OA-OB|=|AB|≤|OA|+|OB|=a+b,
a+b=15,
所以
a-b=5,
a=10,
解得 ]
b=5.
→ → → → →
7.在△ABC中,|AB|=|BC|=|CA|=1,则|AB-BC|=________.
答案 3 [如图,延长 CB到点 D,使 CB=BD,连接 AD.
在△ABD中,AB=BD=1,
∠ABD=120°,
→ → → →
AB-BC=AB+CB
→ → →
=AB+BD=AD.
易求得 AD= 3,

即|AD|= 3.
→ →
所以|AB-BC|= 3.]
8.如图所示,在梯形 ABCD中,AD∥BC,AC与 BD交于 O点,则
+ + = .
解析 + + =( )+( )+ = + + = .
答案
9.若 a≠0,b≠0,且|a|=|b|=|a-b|,则 a与 a+b所在直线的夹角是 .
答案 30°
解析:设 =a, =b,以 OA,OB为邻边作平行四边形 OACB,如图所示,
则 a+b= ,a-b= ,因为|a|=|b|=|a-b|,所以| |=| |=| |,
所以△OAB是等边三角形,所以∠BOA=60°,
在菱形 OACB中,对角线 OC平分∠BOA,
所以 a与 a+b所在直线的夹角为 30°.
10.已知非零向量 a,b满足|a|= 7+1,|b|= 7-1,且|a-b|=4,则|a+b|= .
答案 4
解析如图所示,设 =a, =b,
则| |=|a-b|,以 OA,OB为邻边作平行四边形 OACB,则| |=|a+b|,
由于( 7+1)2+( 7-1)2=42,
故| |2+| |2=| |2,
所以△OAB是直角三角形,∠AOB=90°,
从而 OA⊥OB,所以平行四边形 OACB是矩形,
根据矩形的对角线相等得| |=| |=4,即|a+b|=4.
三、解答题
→ →
11.已知△ABC是等腰直角三角形,∠ACB=90°,M是斜边 AB的中点,CM=a,CA=b.
求证:(1)|a-b|=|a|;
(2)|a+(a-b)|=|b|.
[证明] 因为△ABC是等腰直角三角形,∠ACB=90°,
所以 CA=CB.又 M是斜边 AB的中点,
所以 CM=AM=BM.
→ → →
(1)因为CM-CA=AM,
→ →
又|AM|=|CM|,所以|a-b|=|a|.
(2)因为 M是斜边 AB的中点,
→ →
所以AM=MB,
→ → → → → → → →
所以 a+(a-b)=CM+(CM-CA)=CM+AM=CM+MB=CB,
→ →
因为|CA|=|CB|,所以|a+(a-b)|=|b|.