6.2 向量基本定理与向量的坐标
6.2.1 向量基本定理
1.下列说法中,正确说法的个数是( )
①在△ABC中,,可以作为基底;②能够表示一个平面内所有向量的基底是唯一的;③零向量不能作为基底.
A.0 B.1
C.2 D.3
2.在矩形ABCD中,O是对角线的交点,若=e1,=e2,则=( )
A.(e1+e2) B.(e1-e2)
C.(2e2-e1) D.(e2-e1)
3.已知点D是△ABC所在平面内的一点,且=-2,设=λ+μ,则λ-μ=( )
A.- B.
C.3 D.-3
4.在△ABC中,点D在BC边上,且=2,设=a,=b,则可用基底{a,b}表示为( )
A.(a+b) B.a+b
C.a+b D.(a+b)
5.(多选)如果e1,e2是平面α内两个不共线的向量,那么下列说法中正确的是( )
A.λe1+μe2(λ,μ∈R)可以表示平面α内的所有向量
B.对于平面α内任一向量a,使a=λe1+μe2的实数对(λ,μ)有无穷多个
C.若向量λ1e1+μ1e2与λ2e1+μ2e2共线,则λ1μ2-λ2μ1=0
D.若实数λ,μ使得λe1+μe2=0,则λ=μ=0
6.已知非零向量e1,e2不共线,欲使ke1+e2和e1+ke2共线,则实数k的值为 .
7.在△ABC中,已知D是BC的中点,G是△ABC的重心.设向量=a,=b,则向量= (结果用a,b表示).
8.在△ABC中,点D是线段BC上任意一点(不包含端点),若=m+n,则+的最小值是 .
9.如图,在 ABCD中,=a,=b,=3,M为AB的中点,试用a,b表示向量.
10.点M是△ABC所在平面内的一点,且满足=+,则△ABM与△ABC的面积之比为 .
11.在△ABC中,点D满足=,当点E在线段AD上移动时,若=λ+μ,则t=(λ-1)2+μ2的最小值是 .
12.已知单位圆O上的两点A,B及单位圆所在平面上的一点P,与不共线.
(1)在△OAB中,点P在AB上,且=2,若=r+s,求r+s的值;
(2)如图,点P满足=m+(m为常数),若四边形OABP为平行四边形,求m的值.
13.等腰直角△ABC中,点P是斜边BC边上一点,若=+,则△ABC的面积为 .
14.已知△ABC中,过重心G的直线l交边AB于P,交边AC于Q,若=p,=q,其中p,q为非零常数.求证:+为定值.
6.2.1 向量基本定理
1.C 平面中两个不共线的向量可以构成基底,故①、③正确.平面中不共线的向量有很多对,它们都可以作为基底向量,故②错误.故选C.
2.A 因为O是矩形ABCD对角线的交点,=e1,=e2,所以=(+)=(e1+e2),故选A.
3.D 由题意作图,因为=-2,所以C为BD的中点,所以=+=+2=+2(-)=-+2,因为=λ+μ,所以由平面向量基本定理可得λ=-1,μ=2,所以λ-μ=-3,故选D.
4.C ∵=2,∴=.∴=+=+=+(-)=+=a+b.
5.ACD 根据平面向量的基本定理可知A正确,B错误;根据向量共线定理,存在唯一的非零实数λ,使得λ1e1+μ1e2=λ(λ2e1+μ2e2),即消去λ可得λ1μ2-λ2μ1=0,故C正确;若实数λ,μ有一个不为0,不妨设λ≠0,则e1=-e2,此时e1,e2共线,这与已知矛盾,所以λ=μ=0,故D正确.故选A、C、D.
6.±1 解析:∵ke1+e2与e1+ke2共线,∴存在实数λ,使ke1+e2=λ(e1+ke2),则(k-λ)e1=(λk-1)e2,∵e1与e2不共线,∴∴k=±1.
7.a+b 解析:因为D是BC的中点,所以=,因为G是△ABC的重心,所以=,所以=-=-=-(+)=--×=+=a+b.
8.9 解析:∵D是线段BC上一点,∴B,C,D三点共线,=m+n,∴m+n=1,且m>0,n>0,∴+=(m+n)=++5≥2+5=9,当且仅当=,即n=2m,又∵m+n=1,∴m=,n=时取等号,∴+的最小值为9.
9.解:由向量加法的多边形法则可得=++=++=-a+b+(+)=-a+b+(-b+a)=-a+b.
10. 解析:如图,分别在,上取点E,F,使=,=,在上取点G,使=,则EG∥AC,FG∥AE,所以=+=,所以M与G重合,所以==.
11. 解析:如图所示,在△ABC中,=,∴=+=+=+(-)=+,又点E在线段AD上移动,设=k,0≤k≤1,∴=+,又=λ+μ,∴∴t=(λ-1)2+μ2=+=-+1,∴当k=时,t取到最小值,最小值为.
12.解:(1)因为=2,所以=,
所以=(-)=-,
又因为=r+s,所以r=,s=-,
所以r+s的值为0.
(2)因为四边形OABP为平行四边形,
所以=+,
又因为=m+,所以=+(m+1),
依题意,是非零向量且不共线,
所以m+1=0,解得m=-1.
13. 解析:如图,由于=+,所以=,=,则||=4,||=1,所以在等腰直角△ABC中,PE=1,BE=1,所以AB=5,即腰长为5,故△ABC的面积S=×5×5=.
14.证明:设=a,=b,因为=p,=q,
可得=a,=b,==×(+)=(a+b),
又因为P,G,Q三点共线,所以存在实数λ,使得=λ,即-=λ(-),即b-a=λ(a+b-a)=a+b,
可得整理得λ==
即=,即2-=+1,所以+=1.
2 / 26.2 向量基本定理与向量的坐标
6.2.1 向量基本定理
新课程标准解读 核心素养
1.理解两个平面向量共线的含义 数学抽象
2.理解平面向量基本定理及其意义 逻辑推理
已知平面内向量a,b和向量c,如图所示.其中a与b不共线,c与a共线.
【问题】 若对该平面内任意一个向量d能否用已知向量a,b,c表示?
知识点一 共线向量基本定理
1.共线向量基本定理
如果a≠0且b∥a,则存在唯一的实数λ,使得 .
在共线向量基本定理中:
(1)b=λa时,通常称为 能用 表示;
(2)其中的“唯一”指的是,如果还有b=μa,则有 .
2.三点共线
如果A,B,C是三个不同的点,则它们共线的充要条件是:存在实数λ,使得= .
提醒 共线向量基本定理的推论:
如图,直线l外一点O,A,B是直线l上给定的两点,则平面内任意一点P在直线l上的充要条件是:存在实数t,使得=(1-t)+t.特别地,当t=时,点P为线段AB的中点,即=(+).
知识点二 平面向量基本定理
1.定理:如果平面内两个向量a与b不共线,则对该平面内任意一个向量c,存在 的实数对(x,y),使得c= .
2.基底:平面内不共线的两个向量a与b组成的集合 ,常称为该平面上向量的一组基底,此时如果c=xa+yb,则称xa+yb为c在基底 下的分解式.
提醒 理解平面向量基本定理应关注三点:(1)a,b是同一平面内的两个不共线向量;(2)该平面内任意向量c都可以用a,b线性表示,且这种表示是唯一的;(3)基底不唯一,只要是同一平面内的两个不共线向量都可作为基底.
1.若向量a,b不共线,且-a+(3x-y)b=xa+3b,则xy=( )
A.1 B.2
C.4 D.6
2.设e1,e2是两个不共线的向量,若向量m=-e1+ke2(k∈R)与向量n=e2-2e1共线,则k=( )
A.0 B.1
C.2 D.
3.如图,在平行四边形ABCD中,设=a,=b,P为边BC的中点,则= .(用a与b表示)
题型一 共线向量基本定理的应用
【例1】 (1)设e1,e2是两个不共线的向量,=2e1+ke2,=e1+3e2,=2e1-e2,若A,B,D三点共线,求实数k的值;
(2)设两个不共线的向量e1,e2,若a=2e1-3e2,b=2e1+3e2,c=2e1-9e2,问是否存在实数λ,μ,使d=λa+μb与c共线?
尝试解答
通性通法
1.解决向量共线问题的两种方法
(1)直接法:分别将要判断的向量表示出来,并观察能否找到实数λ,使b=λa,若能找到,则共线;若不能找到,则不共线;
(2)“假设—检验”法:先假设向量共线,转化为向量和为0的形式,利用结论“对于λe1+μe2=0,若e1,e2不共线,则必有λ=μ=0”判断实数是否存在.
2.已知共线求参数的方法
一般地,解决向量a,b共线问题,可用两个不共线向量(如e1,e2)表示向量a,b,设b=λa(a≠0),化成关于e1,e2的方程φ1(λ)e1+φ2(λ)e2=0,由于e1,e2不共线,则解方程即可.
【跟踪训练】
设a,b是两个不共线的非零向量,=a,=tb,=(a+b),(t∈R).若A,B,C三点共线,则t= .
题型二 对基底概念的理解
【例2】 (多选)设{e1,e2}是平面内的一组基底,则下面四组向量能作为基底的是( )
A.{e1+e2,e1-e2}
B.{3e1-2e2,4e2-6e1}
C.{e1+2e2,e2+2e1}
D.{e2,e2+e1}
尝试解答
通性通法
判断基底的依据
根据基底的定义可知,要判断两向量a,b能否作为基底只需判定其是否共线.另外,作为基底的向量必为非零向量.当一个平面的基底一旦确定,那么平面内的任一向量都可以由这组基底唯一地表示出来.
【跟踪训练】
(多选)设O是 ABCD的对角线的交点,给出下列向量组,其中可以作为表示 ABCD所在平面内的所有向量的一组基底的是( )
A.与 B.与
C.与 D.与
题型三 用基底表示向量
【例3】 如图,在平行四边形ABCD中,设对角线=a,=b,试用基底a,b表示,.
尝试解答
通性通法
用基底表示向量的方法
将两个不共线的向量作为基底表示其他向量,基本方法有两种:一种是运用向量的线性运算法则对待求向量不断进行转化,直至能用基底表示为止;另一种是通过列向量方程或方程组的形式,利用基底表示向量的唯一性求解.
【跟踪训练】
(多选)如图所示,已知P,Q,R分别是△ABC三边AB,BC,CA的四等分点,如果=a,=b,以下向量表示正确的是( )
A.=-a-b B.=-a+b
C.=-a+b D.=a-b
题型四 平面向量基本定理的应用
【例4】 如图,在△ABC中,点M是BC的中点,点N在AC上,且AN=2NC,AM与BN相交于点P,求AP∶PM与BP∶PN.
尝试解答
通性通法
平面向量基本定理的三种应用
1.已知e1,e2,求作λ1e1+λ2e2
其方法如下:(1)利用三角形法则;(2)利用平行四边形法则.
2.已知基底{a,b},用a,b表示其他向量c
其一般方法如下:(1)线性运算法:利用三角形法则或平行四边形法则;(2)向量方程组法:设c=xa+yb,x,y∈R,用待定系数法求出x,y.
3.平面向量基本定理的唯一性及其应用
设a,b是同一平面内的两个不共线向量,若x1a+y1b=x2a+y2b,则这个方法应用广泛,常用于待定系数法确定向量的过程中.
【跟踪训练】
如图所示,△ABC中,F为BC边上一点,2=,若=a,=b.
(1)用向量a,b表示;
(2)延长AB到D,使3=,连接DF并延长,交AC于点E,若=λ,=μ,求λ和μ的值.
1.设向量e1与e2不共线,若3xe1+(10-y)e2=(4y-7)e1+2xe2,则实数x,y的值分别为( )
A.0,0 B.1,1
C.3,0 D.3,4
2.如图所示,矩形ABCD的对角线相交于点O,E为AO的中点,若=λ+μ,则λ+μ=( )
A.- B.
C.1 D.-1
3.(多选)设e1,e2是平面内两个不共线的向量,则以下a,b可作为该平面内一组基底的是( )
A.a=e1+e2,b=e1
B.a=2e1+e2,b=e1+e2
C.a=e1+e2,b=e1-e2
D.a=e1-2e2,b=-e1+4e2
4.已知A,B,P三点共线,O为直线外任意一点,若=x+y,则x+y= .
6.2.1 向量基本定理
【基础知识·重落实】
知识点一
1.b=λa (1)b a (2)λ=μ 2.λ
知识点二
1.唯一 xa+yb 2.{a,b} {a,b}
自我诊断
1.D 由题设,可得∴xy=6.故选D.
2.D 当k=时,m=-e1+e2,n=-2e1+e2,所以n=2m,此时m,n共线.
3.a+b 解析:=+=+=a+b.
【典型例题·精研析】
【例1】 解:(1)若A,B,D三点共线,则与共线.设=λ(λ∈R),∵=-=2e1-e2-(e1+3e2)=e1-4e2,∴2e1+ke2=λe1-4λe2.由e1与e2不共线可得∴λ=2,k=-8.
(2)d=λ(2e1-3e2)+μ(2e1+3e2)=(2λ+2μ)e1+(3μ-3λ)e2,
要使d与c共线,则存在实数k,使得d=kc,
即(2λ+2μ)e1+(-3λ+3μ)e2=2ke1-9ke2.
由得λ=-2μ.
故存在实数λ和μ,使得d与c共线,此时λ=-2μ.
跟踪训练
解析:因为=a,=tb,=(a+b),所以=-=-a+tb,=-=(a+b)-a=-a+b,因为A,B,C三点共线,所以∥,所以存在唯一λ(λ∈R),使得=λ,所以-a+tb=-λa+λb,又因为a,b是两个不共线的非零向量,所以解得λ=,t=.
【例2】 ACD ∵4e2-6e1=-2(3e1-2e2),∴3e1-2e2和4e2-6e1共线,不能作为平面向量的一组基底.易知A、C、D均能作为平面向量的一组基底.
跟踪训练
AC 与不共线,故A可以作为一组基底;与共线,故B不可以作为一组基底;与不共线,故C可以作为一组基底;与共线,故D不可以作为一组基底.故选A、C.
【例3】 解:法一 由题意知,===a,===b.
所以=+=-=a-b,
=+=a+b.
法二 设=x,=y,则==y,
又则
所以x=a-b,y=a+b,
即=a-b,=a+b.
跟踪训练
BC 由已知可得=-=b-a,故D错误;因为P,Q,R分别是△ABC三边AB,BC,CA的四等分点,由=-=-=-a-(b-a)=-a-b,故A错误;=-=-+=-b+(b-a)=-a+b,故B正确;=-=-=-a+b,故C正确.故选B、C.
【例4】 解:设=e1,=e2,
则=+=-3e2-e1,=+=2e1+e2.
∵A,P,M和B,P,N分别共线,
∴存在实数λ,μ使得=λ=-λe1-3λe2,
=μ=2μe1+μe2.
故=+=-=(λ+2μ)e1+(3λ+μ)e2.
而=+=2e1+3e2,由平面向量基本定理,
得解得
∴=,=,
∴AP∶PM=4∶1,BP∶PN=3∶2.
跟踪训练
解:(1)因为2=,
所以2(-)=-,即3=2+,
所以=+=a+b.
(2)若=λ,=μ,则=μ,=λ,
所以-=λ(-),
=(1-λ)+λ=4(1-λ)+λμ=4(1-λ)a+λμb,
由于=a+b,
所以4(1-λ)=,λμ=,解得λ=,μ=.
随堂检测
1.D 因为向量e1与e2不共线,且3xe1+(10-y)e2=(4y-7)e1+2xe2,所以解得故选D.
2.A 由平面向量基本定理,=+=+=-+(+)=-,所以λ=,μ=-,即λ+μ=-,故选A.
3.ACD 对A,a不能用b表示,故a,b不共线,所以符合;对B,b=a,所以a,b共线,故不符合;对C,a不能用b表示,故a,b不共线,所以符合;对D,a不能用b表示,故a,b不共线,所以符合.故选A、C、D.
4.1 解析:由于A,B,P三点共线,所以向量,在同一直线上,由向量共线定理可知,必定存在实数λ使=λ,
即-=λ(-),
所以=(1-λ)+λ,
故x=1-λ,y=λ,即x+y=1.
5 / 5(共59张PPT)
6.2.1 向量基本定理
新课程标准解读 核心素养
1.理解两个平面向量共线的含义 数学抽象
2.理解平面向量基本定理及其意义 逻辑推理
目录
基础知识·重落实
01
典型例题·精研析
02
知能演练·扣课标
03
基础知识·重落实
01
课前预习 必备知识梳理
已知平面内向量 a , b 和向量 c ,如图所示.其中 a 与 b 不共线, c
与 a 共线.
【问题】 若对该平面内任意一个向量 d 能否用已知向量 a , b ,
c 表示?
知识点一 共线向量基本定理
1. 共线向量基本定理
如果 a ≠0且 b ∥ a ,则存在唯一的实数λ,使得 .
在共线向量基本定理中:
(1) b =λ a 时,通常称为 能用 表示;
(2)其中的“唯一”指的是,如果还有 b =μ a ,则有
.
b =λ a
b
a
λ=
μ
2. 三点共线
如果 A , B , C 是三个不同的点,则它们共线的充要条件是:存在
实数λ,使得 = .
提醒 共线向量基本定理的推论:
λ
如图,直线 l 外一点 O , A , B 是直线 l 上给定的两
点,则平面内任意一点 P 在直线 l 上的充要条件是:
存在实数 t ,使得 =(1- t ) + t .特别地,
当 t = 时,点 P 为线段 AB 的中点,即 = ( + ).
知识点二 平面向量基本定理
1. 定理:如果平面内两个向量 a 与 b 不共线,则对该平面内任意一个
向量 c ,存在 的实数对( x , y ),使得 c = .
2. 基底:平面内不共线的两个向量 a 与 b 组成的集合 ,常
称为该平面上向量的一组基底,此时如果 c = xa + yb ,则称 xa +
yb 为 c 在基底 下的分解式.
唯一
xa + yb
{ a , b }
{ a , b }
提醒 理解平面向量基本定理应关注三点:(1) a , b 是同一平面
内的两个不共线向量;(2)该平面内任意向量 c 都可以用 a , b 线
性表示,且这种表示是唯一的;(3)基底不唯一,只要是同一平
面内的两个不共线向量都可作为基底.
1. 若向量 a , b 不共线,且- a +(3 x - y ) b = xa +3 b ,则 xy =
( )
A. 1 B. 2 C. 4 D. 6
解析: 由题设,可得∴ xy =6.故
选D.
2. 设 e1, e2是两个不共线的向量,若向量 m =- e1+ ke2( k ∈R)与
向量 n = e2-2 e1共线,则 k =( )
A. 0 B. 1 C. 2 D.
解析: 当 k = 时, m =- e1+ e2, n =-2 e1+ e2,所以 n =2
m ,此时 m , n 共线.
3. 如图,在平行四边形 ABCD 中,设 = a , = b , P 为边 BC 的
中点,则 = .(用 a 与 b 表示)
解析: = + = + = a + b .
a + b
典型例题·精研析
02
课堂互动 关键能力提升
题型一 共线向量基本定理的应用
【例1】 (1)设 e1, e2是两个不共线的向量, =2 e1+ ke2,
= e1+3 e2, =2 e1- e2,若 A , B , D 三点共线,求实数 k 的值;
解: 若 A , B , D 三点共线,则 与 共线.设 =λ
(λ∈R),
∵ = - =2 e1- e2-( e1+3 e2)= e1-4 e2,
∴2 e1+ ke2=λ e1-4λ e2.
由 e1与 e2不共线可得∴λ=2, k =-8.
(2)设两个不共线的向量 e1, e2,若 a =2 e1-3 e2, b =2 e1+3
e2, c =2 e1-9 e2,问是否存在实数λ,μ,使 d =λ a +μ
b 与 c 共线?
解: d =λ(2 e1-3 e2)+μ(2 e1+3 e2)=(2λ+
2μ) e1+(3μ-3λ) e2,
要使 d 与 c 共线,则存在实数 k ,使得 d = kc ,
即(2λ+2μ) e1+(-3λ+3μ) e2=2 ke1-9 ke2.
由
得λ=-2μ.
故存在实数λ和μ,使得 d 与 c 共线,此时λ=-2μ.
通性通法
1. 解决向量共线问题的两种方法
(1)直接法:分别将要判断的向量表示出来,并观察能否找到
实数λ,使 b =λ a ,若能找到,则共线;若不能找到,
则不共线;
(2)“假设—检验”法:先假设向量共线,转化为向量和为0的形
式,利用结论“对于λ e1+μ e2=0,若 e1, e2不共线,则必
有λ=μ=0”判断实数是否存在.
2. 已知共线求参数的方法
一般地,解决向量 a , b 共线问题,可用两个不共线向量(如 e1,
e2)表示向量 a , b ,设 b =λ a ( a ≠0),化成关于 e1, e2的方程
φ1(λ) e1+φ2(λ) e2=0,由于 e1, e2不共线,则
解方程即可.
【跟踪训练】
设 a , b 是两个不共线的非零向量, = a , = tb , =
( a + b ),( t ∈R).若 A , B , C 三点共线,则 t = .
解析:因为 = a , = tb , = ( a + b ),所以 = -
=- a + tb , = - = ( a + b )- a =- a + b ,因
为 A , B , C 三点共线,所以 ∥ ,所以存在唯一λ
(λ∈R),使得 =λ ,所以- a + tb =- λ a + λ b ,又
因为 a , b 是两个不共线的非零向量,所以解得λ=
, t = .
题型二 对基底概念的理解
【例2】 (多选)设{ e1, e2}是平面内的一组基底,则下面四组向
量能作为基底的是( )
A. { e1+ e2, e1- e2} B. {3 e1-2 e2,4 e2-6 e1}
C. { e1+2 e2, e2+2 e1} D. { e2, e2+ e1}
解析: ∵4 e2-6 e1=-2(3 e1-2 e2),∴3 e1-2 e2和4 e2-6 e1
共线,不能作为平面向量的一组基底.易知A、C、D均能作为平面向
量的一组基底.
通性通法
判断基底的依据
根据基底的定义可知,要判断两向量 a , b 能否作为基底只需判
定其是否共线.另外,作为基底的向量必为非零向量.当一个平面
的基底一旦确定,那么平面内的任一向量都可以由这组基底唯一
地表示出来.
【跟踪训练】
(多选)设 O 是 ABCD 的对角线的交点,给出下列向量组,其中可
以作为表示 ABCD 所在平面内的所有向量的一组基底的是( )
A. 与 B. 与
C. 与 D. 与
解析: 与 不共线,故A可以作为一组基底; 与 共
线,故B不可以作为一组基底; 与 不共线,故C可以作为一组
基底; 与 共线,故D不可以作为一组基底.故选A、C.
题型三 用基底表示向量
【例3】 如图,在平行四边形 ABCD 中,设对角线 = a , =
b ,试用基底 a , b 表示 , .
解:法一 由题意知, = = = a ,
= = = b .所以 = + = - = a - b ,
= + = a + b .
法二 设 = x , = y ,则 = = y ,
又 则
所以 x = a - b , y = a + b ,
即 = a - b , = a + b .
通性通法
用基底表示向量的方法
将两个不共线的向量作为基底表示其他向量,基本方法有两种:
一种是运用向量的线性运算法则对待求向量不断进行转化,直至能用
基底表示为止;另一种是通过列向量方程或方程组的形式,利用基底
表示向量的唯一性求解.
【跟踪训练】
(多选)如图所示,已知 P , Q , R 分别是△ ABC 三边 AB , BC ,
CA 的四等分点,如果 = a , = b ,以下向量表示正确的是( )
A. =- a - b
B. =- a + b
C. =- a + b
D. = a - b
解析: 由已知可得 = - = b - a ,故D错误;因为 P ,
Q , R 分别是△ ABC 三边 AB , BC , CA 的四等分点,由 = -
= - =- a - ( b - a )=- a - b ,故A错误;
= - =- + =- b + ( b - a )=- a + b ,故B
正确; = - = - =- a + b ,故C正确.故选
B、C.
题型四 平面向量基本定理的应用
【例4】 如图,在△ ABC 中,点 M 是 BC 的中点,点 N 在 AC 上,且
AN =2 NC , AM 与 BN 相交于点 P ,求 AP ∶ PM 与 BP ∶ PN .
解:设 = e1, = e2,
则 = + =-3 e2- e1, = + =
2 e1+ e2.
∵ A , P , M 和 B , P , N 分别共线,
∴存在实数λ,μ使得 =λ =-λ e1-3λ e2,
=μ =2μ e1+μ e2.
故 = + = - =(λ+2μ) e1+(3λ+μ) e2.
而 = + =2 e1+3 e2,由平面向量基本定理,
得解得
∴ = , = ,
∴ AP ∶ PM =4∶1, BP ∶ PN =3∶2.
通性通法
平面向量基本定理的三种应用
1. 已知 e1, e2,求作λ1 e1+λ2 e2
其方法如下:(1)利用三角形法则;(2)利用平行四边形法则.
2. 已知基底{ a , b },用 a , b 表示其他向量 c
其一般方法如下:(1)线性运算法:利用三角形法则或平行四边
形法则;(2)向量方程组法:设 c = xa + yb , x , y ∈R,用待定
系数法求出 x , y .
3. 平面向量基本定理的唯一性及其应用
设 a , b 是同一平面内的两个不共线向量,若 x1 a + y1 b = x2 a + y2
b ,则这个方法应用广泛,常用于待定系数法确定向量
的过程中.
【跟踪训练】
如图所示,△ ABC 中, F 为 BC 边上一点,2 = ,若 = a ,
= b .
(1)用向量 a , b 表示 ;
解: 因为2 = ,
所以2( - )= - ,
即3 =2 + ,
所以 = + = a + b .
(2)延长 AB 到 D ,使3 = ,连接 DF 并延长,交 AC 于点 E ,
若 =λ, =μ,求λ和μ的值.
解: 若 =λ, =μ,则 =μ , =λ ,
所以 - =λ( - ),
=(1-λ) +λ =4(1-λ)
+λμ =4(1-λ) a +λμ b ,由于 = a + b ,
所以4(1-λ)= ,λμ= ,解得λ= ,μ= .
1. 设向量 e1与 e2不共线,若3 xe1+(10- y ) e2=(4 y -7) e1+2
xe2,则实数 x , y 的值分别为( )
A. 0,0 B. 1,1
C. 3,0 D. 3,4
解析: 因为向量 e1与 e2不共线,且3 xe1+(10- y ) e2=(4 y
-7) e1+2 xe2,所以解得故选D.
2. 如图所示,矩形 ABCD 的对角线相交于点 O , E 为 AO 的中点,若
=λ +μ ,则λ+μ=( )
A. - B.
C. 1 D. -1
解析: 由平面向量基本定理, = + = + =
- + ( + )= - ,所以λ= ,μ=- ,
即λ+μ=- ,故选A.
3. (多选)设 e1, e2是平面内两个不共线的向量,则以下 a , b 可作
为该平面内一组基底的是( )
A. a = e1+ e2, b = e1
B. a =2 e1+ e2, b = e1+ e2
C. a = e1+ e2, b = e1- e2
D. a = e1-2 e2, b =- e1+4 e2
解析: 对A, a 不能用 b 表示,故 a , b 不共线,所以符合;
对B, b = a ,所以 a , b 共线,故不符合;对C, a 不能用 b 表
示,故 a , b 不共线,所以符合;对D, a 不能用 b 表示,故 a , b
不共线,所以符合.故选A、C、D.
4. 已知 A , B , P 三点共线, O 为直线外任意一点,若 = x + y
,则 x + y = .
解析:由于 A , B , P 三点共线,所以向量 , 在同一直线
上,由向量共线定理可知,必定存在实数λ使 =λ ,即
- =λ( - ),所以 =(1-λ) +λ ,故 x
=1-λ, y =λ,即 x + y =1.
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知能演练·扣课标
03
课后巩固 核心素养落地
1. 下列说法中,正确说法的个数是( )
①在△ ABC 中, , 可以作为基底;②能够表示一个平面内
所有向量的基底是唯一的;③零向量不能作为基底.
A. 0 B. 1
C. 2 D. 3
解析: 平面中两个不共线的向量可以构成基底,故①、③正
确.平面中不共线的向量有很多对,它们都可以作为基底向量,故
②错误.故选C.
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2. 在矩形 ABCD 中, O 是对角线的交点,若 = e1, = e2,则
=( )
A. ( e1+ e2) B. ( e1- e2)
C. (2 e2- e1) D. ( e2- e1)
解析: 因为 O 是矩形 ABCD 对角线的交点, = e1, =
e2,所以 = ( + )= ( e1+ e2),故选A.
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3. 已知点 D 是△ ABC 所在平面内的一点,且 =-2 ,设 =
λ +μ ,则λ-μ=( )
A. - B.
C. 3 D. -3
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解析: 由题意作图,因为 =-2 ,所以 C 为 BD 的中点,
所以 = + = +2 = +2( - )=-
+2 ,因为 =λ +μ ,所以由平面向量基本定理可得
λ=-1,μ=2,所以λ-μ=-3,故选D.
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4. 在△ ABC 中,点 D 在 BC 边上,且 =2 ,设 = a , =
b ,则 可用基底{ a , b }表示为( )
A. ( a + b ) B. a + b
C. a + b D. ( a + b )
解析:C ∵ =2 ,∴ = .∴ = + = +
= + ( - )= + = a + b .
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5. (多选)如果 e1, e2是平面α内两个不共线的向量,那么下列说法
中正确的是( )
A. λ e1+μ e2(λ,μ∈R)可以表示平面α内的所有向量
B. 对于平面α内任一向量 a ,使 a =λ e1+μ e2的实数对(λ,μ)
有无穷多个
C. 若向量λ1 e1+μ1 e2与λ2 e1+μ2 e2共线,则λ1μ2-λ2μ1=0
D. 若实数λ,μ使得λ e1+μ e2=0,则λ=μ=0
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解析: 根据平面向量的基本定理可知A正确,B错误;根据
向量共线定理,存在唯一的非零实数λ,使得λ1 e1+μ1 e2=λ
(λ2 e1+μ2 e2),即消去λ可得λ1μ2-λ2μ1=0,
故C正确;若实数λ,μ有一个不为0,不妨设λ≠0,则 e1=-
e2,此时 e1, e2共线,这与已知矛盾,所以λ=μ=0,故D正确.
故选A、C、D.
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6. 已知非零向量 e1, e2不共线,欲使 ke1+ e2和 e1+ ke2共线,则实数 k
的值为 .
解析:∵ ke1+ e2与 e1+ ke2共线,∴存在实数λ,使 ke1+ e2=λ
( e1+ ke2),则( k -λ) e1=(λ k -1) e2,∵ e1与 e2不共线,
∴∴ k =±1.
±1
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7. 在△ ABC 中,已知 D 是 BC 的中点, G 是△ ABC 的重心.设向量
= a , = b ,则向量 = (结果用 a , b 表示).
解析:因为 D 是 BC 的中点,所以 = ,因为 G 是△ ABC 的
重心,所以 = ,所以 = - = - = -
( + )= - - × = + = a + b .
a + b
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8. 在△ ABC 中,点 D 是线段 BC 上任意一点(不包含端点),若
= m + n ,则 + 的最小值是 .
解析:∵ D 是线段 BC 上一点,∴ B , C , D 三点共线, = m
+ n ,∴ m + n =1,且 m >0, n >0,∴ + =
( m + n )= + +5≥2 +5=9,当且仅当 = ,即 n =
2 m ,又∵ m + n =1,∴ m = , n = 时取等号,∴ + 的最小
值为9.
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9. 如图,在 ABCD 中, = a , = b , =3 , M 为 AB 的
中点,试用 a , b 表示向量 .
解:由向量加法的多边形法则可得 = + + = +
+ =- a + b + ( + )=- a + b + (- b +
a )=- a + b .
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10. 点 M 是△ ABC 所在平面内的一点,且满足 = + ,则
△ ABM 与△ ABC 的面积之比为 .
解析:如图,分别在 , 上取点 E , F ,使
= , = ,在 上取点 G ,使
= ,则 EG ∥ AC , FG ∥ AE ,所以
= + = ,所以 M 与 G 重合,所以
= = .
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11. 在△ ABC 中,点 D 满足 = ,当点 E 在线段 AD 上移动时,
若 =λ +μ ,则 t =(λ-1)2+μ2的最小值
是 .
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解析:如图所示,在△ ABC 中, = ,
∴ = + = + = +
( - )= + ,又点 E 在
线段 AD 上移动,设 = k ,0≤ k ≤1,
∴ = + ,又 =λ +μ ,∴∴ t =(λ-1)2+μ2= + = - +1,∴当 k = 时, t 取到最小值,最小值
为 .
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12. 已知单位圆 O 上的两点 A , B 及单位圆所在平面上的一点 P ,
与 不共线.
(1)在△ OAB 中,点 P 在 AB 上,且 =2 ,若 = r +
s ,求 r + s 的值;
解: 因为 =2 ,所以 = ,
所以 = ( - )= - ,
又因为 = r + s ,
所以 r = , s =- ,所以 r + s 的值为0.
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(2)如图,点 P 满足 = m + ( m 为常数),若四边形
OABP 为平行四边形,求 m 的值.
解: 因为四边形 OABP 为平行四边形,
所以 = + ,
又因为 = m + ,所以 = +
( m +1) ,
依题意 , 是非零向量且不共线,
所以 m +1=0,解得 m =-1.
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13. 等腰直角△ ABC 中,点 P 是斜边 BC 边上一点,若 = +
,则△ ABC 的面积为 .
解析:如图,由于 = + ,所
以 = , = ,则| |=
4,| |=1,所以在等腰直角△ ABC 中, PE
=1, BE =1,所以 AB =5,即腰长为5,故△
ABC 的面积 S = ×5×5= .
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14. 已知△ ABC 中,过重心 G 的直线 l 交边 AB 于 P ,交边 AC 于 Q ,若
= p , = q ,其中 p , q 为非零常数.求证: + 为
定值.
证明:设 = a , = b ,
因为 = p , = q ,
可得 = a , = b ,
= = × ( + )= ( a + b ),
又因为 P , G , Q 三点共线,
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所以存在实数λ,使得 =λ ,即 - =λ( -
),
即 b - a =λ( a + b - a )= a + b ,
可得
整理得λ= =
即 = ,即2- = +1,所以 + =1.
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谢 谢 观 看!