预习课本P88~91,思考并完成以下问题
1.已知向量a,b的坐标,a+b,a-b,λa的坐标怎样计算?
2.向量的坐标与A,B的坐标有何关系?
3.向量平行的坐标表示是什么?
1.平面向量的坐标
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.对于平面内的任意向量a,有且只有一对实数x,y使得a=xi+yj,我们把实数对(x,y)叫作向量a的坐标,记作a=(x,y).
2.平面向量的坐标运算
文字
符号
加法
两个向量和的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和
若a=(x1,y1),b=(x2,y2),
则a+b=(x1+x2,y1+y2)
减法
两个向量差的坐标分别等于这两个向量相应坐标的差
若a=(x1,y1),b=(x2,y2),
则a-b=(x1-x2,y1-y2)
数乘向量
实数与向量积的坐标分别等于实数与向量的相应坐标的乘积
若a=(x,y),λ∈R,则λa=(λx,λy)
重要结论
一个向量的坐标等于其终点的相应坐标减去始点的相应坐标
已知向量的起点A(x1,y1),终点B(x2,y2),则=(x2-x1,y2-y1)
[点睛] (1)若a=(x1,y1),b=(x2,y2),则a=b等价于它们对应的坐标相等,即a=b ?x1=x2且y1=y2.
(2)符号(x,y)在平面直角坐标系中有双重意义,它既可以表示一个固定的点,又可以表示一个向量.为了加以区分,在叙述中常说点(x,y)或向量的坐标为(x,y).
3.向量平行的坐标表示
设a,b是非零向量,且a=(x1,y1),b=(x2,y2).
(1)当a∥b时,有x1y2-x2y1=0.
(2)当a∥b且b不平行于坐标轴,即x2≠0,y2≠0时,有 =.即若两个向量(与坐标轴不平行)平行,则它们相应的坐标成比例;若两个向量相对应的坐标成比例,则它们平行.
[点睛] (1)向量平行的坐标表示是根据共线向量定理推出的,当向量b=(x2,y2)的坐标满足x2y2≠0时,才有=成立.
(2)对于任意两个向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),有a∥b ?x1y2=x2y1,简记为“纵横交错,积相等”.
1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向量的坐标与向量的坐标相同 ( )
(2)已知a=(x1,y1),b=(x2,y2)且a∥b,则有= ( )
(3)向量的坐标和点的坐标意义相同 ( )
答案:(1)× (2)× (3)×
2.已知=(-2,4),则下面说法正确的是 ( )
A.A点的坐标是(-2,4)
B.B点的坐标是(-2,4)
C.当B点是原点时,A点的坐标是(-2,4)
D.当A点是原点时,B点的坐标是(-2,4)
解析:选D 由任一向量的坐标的定义可知,当A点是原点时,B点的坐标是(-2,4).
3.设平面向量a=(3,5),b=(-2,1),则a-2b= ( )
A.(7,3) B.(7,7)
C.(1,7) D.(1,3)
解析:选A ∵2b=2(-2,1)=(-4,2),
∴a-2b=(3,5)-(-4,2)=(7,3).
4.已知点A(1,-2),若线段AB的中点坐标为(3,1)且与向量a=(1,λ)共线,
则λ=________.
解析:由题意得B点坐标为(5,4),则=(4,6).
又与a共线,∴4λ-6=0,即λ=.
答案:
平面向量的坐标表示
[典例] (1)如图,向量a,b,c的坐标分别是________,________,________.
(2)已知O是坐标原点,点A在第一象限,||=4,∠xOA=60°,
①求向量的坐标;
②若B(,-1),求的坐标.
[解析] (1)将各向量分别向基底i,j所在直线分解,则a=-4i+0·j,∴a=(-4,0),b=0·i+6j,
∴b=(0,6),c=-2i-5j,∴c=(-2,-5).
[答案] (-4,0) (0,6) (-2,-5)
(2)①设点A(x,y),则x=4cos 60°=2,
y=4sin 60°=6,即A(2,6),=(2,6).
②=-=(2,6)-(,-1)=(,7).
求点和向量坐标的常用方法
(1)求一个点的坐标,可以转化为求该点相对于坐标原点的位置向量的坐标.
(2)在求一个向量时,可以首先求出这个向量的起点坐标和终点坐标,再运用终点坐标减去起点坐标得到该向量的坐标.
[活学活用]
如图所示,已知△ABC,A(7,8),B(3,5),C(4,3),M,N,D分别是AB,AC,BC的中点,且MN与AD交于点F,求的坐标.
解:∵A(7,8),B(3,5),C(4,3),
∴=(3-7,5-8)=(-4,-3),
=(4-7,3-8)=(-3,-5).
又∵D是BC的中点,
∴==(-4-3,-3-5)
=(-7,-8)=.
∵M,N分别为AB,AC的中点,
∴F为AD的中点.
∴=-=-=-=.
平面向量的坐标运算
[典例] (1)已知平面向量a=(1,1),b=(1,-1),则向量a-b=( )
A.(2,1) B.(-2,1)
C.(1,2) D.(-1,2)
(2)已知△ABC的三个顶点的坐标分别是A(4,6),B(7,6),C(1,8),D为BC的中点,求向量,,.
[解析] (1)a-b=(1,1)-(1,-1)=-=(-1,2).
[答案] D
(2)解:∵B(7,6),C(1,8),D为BC的中点,
∴由中点坐标公式,得D,即D(4,7).
∴=(3,0),=(0,1),=(-6,2).
平面向量坐标运算的技巧
(1)若已知向量的坐标,则直接应用两个向量和、差及向量数乘的运算法则进行.
(2)若已知有向线段两端点的坐标,则可先求出向量的坐标,然后再进行向量的坐标运算.
(3)向量的线性坐标运算可完全类比数的运算进行.
[活学活用]
设向量a=(1,-3),b=(-2,4),c=(-1,-2),若表示向量4a,4b-2c,2(a-c),d的有向线段首尾相接能构成四边形,则向量d为( )
A.(2,6) B.(-2,6)
C.(2,-6) D.(-2,-6)
解析:选D ∵四条有向线段首尾相接构成四边形,则对应向量之和为零向量,即4a+(4b-2c)+2(a-c)+d=0,
∴d=-6a-4b+4c=-6(1,-3)-4(-2,4)+4(-1,-2)=(-2,-6).
平面向量平行的坐标表示及其应用
题点一:向量共线的判断
1.已知向量a=(1,2),b=(λ,1),若(a+2b)∥(2a-2b),则λ的值等于( )
A. B.
C.1 D.2
解析:选A 法一:a+2b=(1,2)+2(λ,1)=(1+2λ,4),2a-2b=2(1,2)-2(λ,1)=(2-2λ,2),由(a+2b)∥(2a-2b)可得2(1+2λ)-4(2-2λ)=0,解得λ=.
法二:假设a,b不共线,则由(a+2b)∥(2a-2b)可得a+2b=μ(2a-2b),从而方程组显然无解,即a+2b与2a-2b不共线,这与(a+2b)∥(2a-2b)矛盾,从而假设不成立,故应有a,b共线,所以=,即λ=.
2.已知A(2,1),B(0,4),C(1,3),D(5,-3).判断与是否共线?如果共线,它们的方向相同还是相反?
解:=(0,4)-(2,1)=(-2,3),=(5,-3)-(1,3)=(4,-6),∵(-2)×(-6)-3×4=0,∴,共线.又=-2,∴,方向相反.
综上,与共线且方向相反.
题点二 由向量共线求参数值
3.已知向量a=(1,1),b=(2,x),若a+b与4b-2a平行,则实数x的值是 ( )
A.-2 B.0
C.1 D.2
解析:选D 法一:因为a=(1,1),b=(2,x),所以a+b=(3,x+1),4b-2a=(6,4x-2),由a+b与4b-2a平行,得3(4x-2)-6(x+1)=0,解得x=2.
法二:由于a+b与4b-2a平行,故存在常数λ,使a+b=λ(4b-2a),即(2λ+1)a=(4λ-1)b,根据向量共线的条件知,向量a与b共线,故1×x-1×2=0,解得x=2.
题点三 三点共线问题
4.如果向量=i-2j,=i+mj,其中i,j分别是x轴,y轴正方向上的单位向量,试确定实数m的值使A,B,C三点共线.
解:法一:∵A,B,C三点共线,
∴,共线.
∴存在实数λ使得=λ,
即i-2j=λ(i+mj).
于是∴m=-2,即m=-2时,A,B,C三点共线.
法二:依题意知i=(1,0),j=(0,1).
则=(1,0)-2(0,1)=(1,-2),=(1,0)+m(0,1)=(1,m).由题知,共线,
∴1×m-1×(-2)=0,m=-2.
∴当m=-2时,A,B,C三点共线.
利用向量平行的条件处理求值问题的思路
(1)利用共线向量定理a=λb(b≠0)列方程组求解.
(2)利用向量平行的坐标表达式x1y2-x2y1=0直接求解.
层级一 学业水平达标
1.已知向量a=(4,3),b=(-1,2),则2a+b= ( )
A.(7,8) B.(3,5)
C.(9,8) D.(7,4)
解析:选A 2a+b=2(4,3)+(-1,2)=(8-1,6+2)=(7,8).
2.若a=(6,6),b=(5,7),c=(2,4),则下列命题成立的是 ( )
A.a-c与b共线 B.b+c与a共线
C.a与b-c共线 D.a+b与c共线
解析:选C ∵b=(5,7),c=(2,4),
∴b-c=(3,3),∴b-c=a,∴a与b-c共线.
3.已知a+b=(2,-8),a-b=(-8,16),则a= ( )
A.(-3,4) B.(5,-12)
C.(1,-4) D.(-4,8)
解析:选A 联立
①+②得2a=(2,-8)+(-8,16)=(-6,8),
∴a=(-3,4).
4.已知向量a=(-1,1),b=(3,m),若a∥(a+b).则m= ( )
A.2 B.-2
C.-3 D.3
解析:选C 因为a+b=(2,m+1),
所以-(m+1)=2,
解得m=-3.
5.若α,β是一组基底,向量γ=xα+yβ(x,y∈R),则称(x,y)为向量γ在基底α,β下的坐标.现已知向量a在基底p=(1,-1),q=(2,1)下的坐标为(-2,2),则a在另一组基底m=(-1,1),n=(1,2)下的坐标为( )
A.(2,0) B.(0,-2)
C.(-2,0) D.(0,2)
解析:选D ∵a在基底p,q下的坐标为(-2,2),
∴a=-2p+2q=-2(1,-1)+2(2,1)=(2,4).
令a=xm+yn=(-x+y,x+2y),
∴解得
∴a在基底m,n下的坐标为(0,2).
6.若A(2,-1),B(4,2),C(1,5),则+2=________.
解析:∵A(2,-1),B(4,2),C(1,5),
∴=(2,3),=(-3,3).
∴+2=(2,3)+2(-3,3)=(2,3)+(-6,6)=(-4,9).
答案:(-4,9)
7.已知向量a=(1,2),b=(1,0),c=(3,4).若λ为实数,(a+λb)∥c,则λ=________.
解析:∵a+λb=(1+λ,2),c=(3,4),(a+λb)∥c,
∴=,∴λ=.
答案:
8.已知=(6,1),=(x,y),=(-2,-3),∥,则x+2y的值为________.
解析:∵=++
=(6,1)+(x,y)+(-2,-3)
=(x+4,y-2),
∴=-=-(x+4,y-2)
=(-x-4,-y+2).
∵∥,
∴x(-y+2)-(-x-4)y=0,
即x+2y=0.
答案:0
9.已知a=,B点坐标为(1,0),b=(-3,4),c=(-1,1),且a=3b-2c,求点A的坐标.
解:∵b=(-3,4),c=(-1,1),
∴3b-2c=3(-3,4)-2(-1,1)=(-9,12)-(-2,2)=(-7,10),
即a=(-7,10)=.
又B(1,0),设A点坐标为(x,y),
则=(1-x,0-y)=(-7,10),
∴?
即A点坐标为(8,-10).
10.已知a=(1,2),b=(-3,2),当实数k为何值时,(ka+b)∥(a-3b)?这两个向量的方向是相同还是相反?
解:∵a=(1,2),b=(-3,2),
∴ka+b=(k-3,2k+2),a-3b=(10,-4).
由题意得(k-3)×(-4)-10(2k+2)=0,
解得k=-.
此时ka+b=-a+b=-(a-3b),
∴当k=-时,(ka+b)∥(a-3b),并且它们的方向相反.
层级二 应试能力达标
1.已知向量=(2,4),=(0,2),则=( )
A.(-2,-2) B.(2,2)
C.(1,1) D.(-1,-1)
解析:选D =(-)=(-2,-2)=(-1,-1),故选D.
2.已知点A(1,1),B(4,2)和向量a=(2,λ),若a∥,则实数λ的值为 ( )
A.- B.
C. D.-
解析:选C 根据A,B两点的坐标,可得=(3,1),
∵a∥,∴2×1-3λ=0,解得λ=,故选C.
3.已知M(-2,7),N(10,-2),点P是线段MN上的点,且=-2,则P点的
坐标为 ( )
A.(-14,16) B.(22,-11)
C.(6,1) D.(2,4)
解析:选D 设P(x,y),则=(10-x,-2-y),
=(-2-x,7-y),
由=-2得所以
4.已知a=(-2,1-cos θ),b=,且a∥b,则锐角θ等于( )
A.45° B.30°
C.60° D.15°
解析:选A 由a∥b,得-2×-(1-cos θ)(1+cos θ)=0,即=1-cos2θ=sin2θ,得sin θ=±,又θ为锐角,∴sin θ=,θ=45°,故选A.
5.已知向量a=(2,-1),b=(-1,m),c=(-1,2),若(a+b)∥c,则m=________.
解析:a+b=(2-1,-1+m)=(1,m-1),由(a+b)∥c,
得1×2-(m-1)×(-1)=0,即m=-1.
答案:-1
6.在△ABC中,点P在BC上,且=2,点Q是AC的中点,若=(4,3),=(1,5),则=________.
解析:-==(1,5)-(4,3)=(-3,2),因为点Q是AC的中点,所以=,所以=+=(1,5)+(-3,2)=(-2,7),因为=2,所以=+=3=3(-2,7)=(-6,21).
答案:(-6,21)
7.平面内给定三个向量a=(3,2),b=(-1,2),c=(4,1),回答下列问题:
(1)求3a+b-2c;
(2)求满足a=mb+nc的实数m,n;
(3)若(a+kc)∥(2b-a),求实数k.
解:(1)3a+b-2c=3(3,2)+(-1,2)-2(4,1)
=(9,6)+(-1,2)-(8,2)
=(9-1-8,6+2-2)=(0,6).
(2)∵a=mb+nc,
∴(3,2)=m(-1,2)+n(4,1)=(-m+4n,2m+n).
∴-m+4n=3且2m+n=2,解得m=,n=.
(3)∵(a+kc)∥(2b-a),
又a+kc=(3+4k,2+k),2b-a=(-5,2),
∴2×(3+4k)-(-5)×(2+k)=0.
∴k=-.
8.已知向量=(4,3),=(-3,-1),点A(-1,-2).
(1)求线段BD的中点M的坐标.
(2)若点P(2,y)满足=λ (λ∈R),求λ与y的值.
解:(1)设B(x1,y1),
因为=(4,3),A(-1,-2),
所以(x1+1,y1+2)=(4,3),
所以所以
所以B(3,1).
同理可得D(-4,-3),
设BD的中点M(x2,y2),
则x2==-,y2==-1,
所以M.
(2)由=(3,1)-(2,y)=(1,1-y),
=(-4,-3)-(3,1)=(-7,-4),
又=λ (λ∈R),
所以(1,1-y)=λ(-7,-4)=(-7λ,-4λ),
所以所以
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“多练提能·熟生巧”见“课时跟踪检测(十九)”
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课时跟踪检测(十九) 平面向量的坐标
层级一 学业水平达标
1.已知向量a=(4,3),b=(-1,2),则2a+b= ( )
A.(7,8) B.(3,5)
C.(9,8) D.(7,4)
解析:选A 2a+b=2(4,3)+(-1,2)=(8-1,6+2)=(7,8).
2.若a=(6,6),b=(5,7),c=(2,4),则下列命题成立的是 ( )
A.a-c与b共线 B.b+c与a共线
C.a与b-c共线 D.a+b与c共线
解析:选C ∵b=(5,7),c=(2,4),
∴b-c=(3,3),∴b-c=a,∴a与b-c共线.
3.已知a+b=(2,-8),a-b=(-8,16),则a= ( )
A.(-3,4) B.(5,-12)
C.(1,-4) D.(-4,8)
解析:选A 联立
①+②得2a=(2,-8)+(-8,16)=(-6,8),
∴a=(-3,4).
4.已知向量a=(-1,1),b=(3,m),若a∥(a+b).则m= ( )
A.2 B.-2
C.-3 D.3
解析:选C 因为a+b=(2,m+1),
所以-(m+1)=2,
解得m=-3.
5.若α,β是一组基底,向量γ=xα+yβ(x,y∈R),则称(x,y)为向量γ在基底α,β下的坐标.现已知向量a在基底p=(1,-1),q=(2,1)下的坐标为(-2,2),则a在另一组基底m=(-1,1),n=(1,2)下的坐标为( )
A.(2,0) B.(0,-2)
C.(-2,0) D.(0,2)
解析:选D ∵a在基底p,q下的坐标为(-2,2),
∴a=-2p+2q=-2(1,-1)+2(2,1)=(2,4).
令a=xm+yn=(-x+y,x+2y),
∴解得
∴a在基底m,n下的坐标为(0,2).
6.若A(2,-1),B(4,2),C(1,5),则+2=________.
解析:∵A(2,-1),B(4,2),C(1,5),
∴=(2,3),=(-3,3).
∴+2=(2,3)+2(-3,3)=(2,3)+(-6,6)=(-4,9).
答案:(-4,9)
7.已知向量a=(1,2),b=(1,0),c=(3,4).若λ为实数,(a+λb)∥c,则λ=________.
解析:∵a+λb=(1+λ,2),c=(3,4),(a+λb)∥c,
∴=,∴λ=.
答案:
8.已知=(6,1),=(x,y),=(-2,-3),∥,则x+2y的值为________.
解析:∵=++
=(6,1)+(x,y)+(-2,-3)
=(x+4,y-2),
∴=-=-(x+4,y-2)
=(-x-4,-y+2).
∵∥,
∴x(-y+2)-(-x-4)y=0,
即x+2y=0.
答案:0
9.已知a=,B点坐标为(1,0),b=(-3,4),c=(-1,1),且a=3b-2c,求点A的坐标.
解:∵b=(-3,4),c=(-1,1),
∴3b-2c=3(-3,4)-2(-1,1)=(-9,12)-(-2,2)=(-7,10),
即a=(-7,10)=.
又B(1,0),设A点坐标为(x,y),
则=(1-x,0-y)=(-7,10),
∴?
即A点坐标为(8,-10).
10.已知a=(1,2),b=(-3,2),当实数k为何值时,(ka+b)∥(a-3b)?这两个向量的方向是相同还是相反?
解:∵a=(1,2),b=(-3,2),
∴ka+b=(k-3,2k+2),a-3b=(10,-4).
由题意得(k-3)×(-4)-10(2k+2)=0,
解得k=-.
此时ka+b=-a+b=-(a-3b),
∴当k=-时,(ka+b)∥(a-3b),并且它们的方向相反.
层级二 应试能力达标
1.已知向量=(2,4),=(0,2),则=( )
A.(-2,-2) B.(2,2)
C.(1,1) D.(-1,-1)
解析:选D =(-)=(-2,-2)=(-1,-1),故选D.
2.已知点A(1,1),B(4,2)和向量a=(2,λ),若a∥,则实数λ的值为 ( )
A.- B.
C. D.-
解析:选C 根据A,B两点的坐标,可得=(3,1),
∵a∥,∴2×1-3λ=0,解得λ=,故选C.
3.已知M(-2,7),N(10,-2),点P是线段MN上的点,且=-2,则P点的坐标为( )
A.(-14,16) B.(22,-11)
C.(6,1) D.(2,4)
解析:选D 设P(x,y),则=(10-x,-2-y),
=(-2-x,7-y),
由=-2得所以
4.已知a=(-2,1-cos θ),b=,且a∥b,则锐角θ等于( )
A.45° B.30°
C.60° D.15°
解析:选A 由a∥b,得-2×-(1-cos θ)(1+cos θ)=0,即=1-cos2θ=sin2θ,得sin θ=±,又θ为锐角,∴sin θ=,θ=45°,故选A.
5.已知向量a=(2,-1),b=(-1,m),c=(-1,2),若(a+b)∥c,则m=________.
解析:a+b=(2-1,-1+m)=(1,m-1),由(a+b)∥c,
得1×2-(m-1)×(-1)=0,即m=-1.
答案:-1
6.在△ABC中,点P在BC上,且=2,点Q是AC的中点,若=(4,3),=(1,5),则=________.
解析:-==(1,5)-(4,3)=(-3,2),因为点Q是AC的中点,所以=,所以=+=(1,5)+(-3,2)=(-2,7),因为=2,所以=+=3=3(-2,7)=(-6,21).
答案:(-6,21)
7.平面内给定三个向量a=(3,2),b=(-1,2),c=(4,1),回答下列问题:
(1)求3a+b-2c;
(2)求满足a=mb+nc的实数m,n;
(3)若(a+kc)∥(2b-a),求实数k.
解:(1)3a+b-2c=3(3,2)+(-1,2)-2(4,1)
=(9,6)+(-1,2)-(8,2)
=(9-1-8,6+2-2)=(0,6).
(2)∵a=mb+nc,
∴(3,2)=m(-1,2)+n(4,1)=(-m+4n,2m+n).
∴-m+4n=3且2m+n=2,解得m=,n=.
(3)∵(a+kc)∥(2b-a),
又a+kc=(3+4k,2+k),2b-a=(-5,2),
∴2×(3+4k)-(-5)×(2+k)=0.
∴k=-.
8.已知向量=(4,3),=(-3,-1),点A(-1,-2).
(1)求线段BD的中点M的坐标.
(2)若点P(2,y)满足=λ (λ∈R),求λ与y的值.
解:(1)设B(x1,y1),
因为=(4,3),A(-1,-2),
所以(x1+1,y1+2)=(4,3),
所以所以
所以B(3,1).
同理可得D(-4,-3),
设BD的中点M(x2,y2),
则x2==-,y2==-1,
所以M.
(2)由=(3,1)-(2,y)=(1,1-y),
=(-4,-3)-(3,1)=(-7,-4),
又=λ (λ∈R),
所以(1,1-y)=λ(-7,-4)=(-7λ,-4λ),
所以所以