(共166张PPT)
高一年级 数学
向量的数乘运算的应用
它的长度与方向规定如下:
一般地,我们规定实数 λ 与向量 a 的积是一个向量,
(1) | λa | = | λ | | a | ;
(2) 当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
当 λ < 0 时,λa 与 a 的方向相反.
记作 λa ,
这种运算叫做向量的数乘,
特别地,当 λ = 0 时,λa = 0.
复习引入
探究1
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
探究1
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
探究1
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
当 λ < 0 时,λa 与 a 的方向相反;
探究1
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
当 λ < 0 时,λa 与 a 的方向相反;
当 λ = 0 时,λa = 0.
探究1
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
当 λ < 0 时,λa 与 a 的方向相反;
当 λ = 0 时,λa = 0.
方向相同或相反的非零向量叫做平行向量.
规定零向量与任意向量平行.
平行向量也叫共线向量.
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
当 λ < 0 时,λa 与 a 的方向相反;
当 λ = 0 时,λa = 0.
结论: b = λa b // a .
探究1
若 b = λa,那么 b 与 a 有怎样的位置关系?
当 λ > 0 时,λa 与 a 的方向相同;
当 λ < 0 时,λa 与 a 的方向相反;
当 λ = 0 时,λa = 0.
结论: b = λa b // a .
a
λa
探究1
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
若 | b| = μ | a | ,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
若 | b| = μ | a | ,
当a与b同向时, b= μ a,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
若 | b| = μ | a | ,
当a与b同向时, b= μ a,
当a与b反向时, b= -μ a,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
若 | b| = μ | a | ,
当a与b同向时, b= μ a,
当a与b反向时, b= -μ a,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
使得0=λa,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
使得0=λa,
取λ=0即可.
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
使得0=λa,
取λ=0即可.
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(3)当a=0, b≠0时,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(3)当a=0, b≠0时,
λa=0,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(3)当a=0, b≠0时,
λa=0,
不存在这样的实数λ,使得b=λa.
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(3)当a=0, b≠0时,
不存在这样的实数λ,使得b=λa.
(4)当a=0, b=0时,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
λa=0
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(3)当a=0, b≠0时,
不存在这样的实数λ,使得b=λa.
(4)当a=0, b=0时,
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
(1)当a≠0, b≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(2)当a≠0, b=0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
(3)当a=0, b≠0时,
不存在这样的实数λ,使得b=λa.
(4)当a=0, b=0时,
λ取任意实数,都使得b=λa.
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
当a≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
当a=0, b≠0时,
不存在实数λ,使得b=λa.
当a=0, b=0时,
λ取任意实数,都使得b=λa.
若b//a ,是否存在实数λ,使得b=λa?
探究2
当a≠0时,
存在唯一一个实数λ,使得b=λa.
当a=0, b≠0时,
不存在实数λ,使得b=λa.
当a=0, b=0时,
λ取任意实数,都使得b=λa.
b//a ( a ≠ 0 )
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在唯一一个实数λ,使得
( a ≠ 0 )
?
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在 实数λ,使得
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在 实数λ,使得
若a=0,
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在 实数λ,使得
若a=0,
则b=λa=0,
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在 实数λ,使得
若a=0,
此时,λ可以取任意实数.
则b=λa=0,
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在 实数λ,使得
若a=0,
此时,λ可以取任意实数.
则b=λa=0,
λ不唯一
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在唯一一个实数λ,使得
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在唯一一个实数λ,使得
( a ≠ 0 )
b // a b = λa
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
存在唯一一个实数λ,使得
( a ≠ 0 )
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实数λ,使得b=λa
定理
向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
定理
向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
定理
向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
定理
向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
分析:
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
当b=0时,
分析:
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
当b=0时,
λb=0.
分析:
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
当b=0时,
λb=0.
而a≠0,
分析:
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
当b=0时,
λb=0.
而a≠0,
故不存在这样的实数λ.
分析:
(1) 向量a(a≠0)与b共线,则存在实数λ,使得a=λb; ( )
判断:
当b=0时,
λb=0.
而a≠0,
故不存在这样的实数λ.
分析:
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb; ( )
判断:
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb; ( )
判断:
证明:先证必要性
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
证明:先证必要性
当a=b=0时,
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
证明:先证必要性
当a=b=0时,取λ=μ=1,此时结论成立.
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
证明:先证必要性
当a=b=0时,取λ=μ=1,此时结论成立.
当a,b不全为0时,
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
证明:先证必要性
当a=b=0时,取λ=μ=1,此时结论成立.
当a,b不全为0时,不妨设a≠0,
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
证明:先证必要性
当a=b=0时,取λ=μ=1,此时结论成立.
当a,b不全为0时,不妨设a≠0,
所以,存在唯一实数k,使得b=ka,
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
证明:先证必要性
当a=b=0时,取λ=μ=1,此时结论成立.
当a,b不全为0时,不妨设a≠0,
所以,存在唯一实数k,使得b=ka,
取λ=k,μ=1,此时结论成立.
(2) b//a的充要条件是存在不全为零的实数λ和μ,使得λa=μb;
判断:
再证充分性
再证充分性
不妨设λ≠0,
再证充分性
则a= b,
不妨设λ≠0,
再证充分性
则a= b,
此时结论成立.
不妨设λ≠0,
所以a//b.
再证充分性
则a= b,
此时结论成立.
则原命题成立.
不妨设λ≠0,
所以a//b.
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
分析1:
因为 λa与a共线,
μb与b 共线,
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
分析1:
因为 λa与a共线,
μb与b 共线,
而a与b不共线,
且λa=μb,
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
分析1:
因为 λa与a共线,
μb与b 共线,
而a与b不共线,
且λa=μb,
所以λa=μb=0.
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
分析1:
因为 λa与a共线,
μb与b 共线,
而a与b不共线,
且λa=μb,
所以λa=μb=0.
因为a与b不共线,
所以a≠0且b≠0.
(3)若向量a与b不共线,且λa=μb,则λ=μ=0.
( )
判断:
分析1:
因为 λa与a共线,
μb与b 共线,
而a与b不共线,
且λa=μb,
所以λa=μb=0.
因为a与b不共线,
所以a≠0且b≠0.
所以λ=μ=0.
分析2:
假设λ和μ不全为0,
不妨设λ≠0,
分析2:
假设λ和μ不全为0,
则a= b,
因为λa=μb,
不妨设λ≠0,
分析2:
假设λ和μ不全为0,
则a= b,
所以a//b.
因为λa=μb,
不妨设λ≠0,
分析2:
假设λ和μ不全为0,
则a= b,
所以a//b.
因为λa=μb,
与已知条件矛盾,
不妨设λ≠0,
分析2:
假设λ和μ不全为0,
则a= b,
所以a//b.
因为λa=μb,
与已知条件矛盾,
所以λ=μ=0.
不妨设λ≠0,
分析2:
假设λ和μ不全为0,
应用1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
证明向量共线
应用1
1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
证明向量共线
例如:
应用1
1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
证明向量共线
例如:
应用1
1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
证明向量共线
例如:
应用1
1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
应用1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
A
B
C
D
应用1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
A
B
C
D
A
B
C
D
应用1
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
证明两直线平行
A
B
C
D
A
B
C
D
应用1
2
存在实数λ,使b=λa
向量a与b共线
证明两直线平行
证明三点共线
A
B
C
D
A
B
C
D
应用1
2
3
证明两直线平行
A
B
C
D
2
证明两直线平行
A
B
C
D
2
证明两直线平行
A
B
C
D
2
证明两直线平行
直线AB与CD不重合
直线 AB//CD
A
B
C
D
2
证明三点共线
A
B
C
3
证明三点共线
A
B
C
3
证明三点共线
A
B
C
3
证明三点共线
A
B
C
(有公共点)
3
证明三点共线
A
B
C
(有公共点)
3
A,B,C三点共线
证明三点共线
A
B
C
(有公共点)
3
A,B,C三点共线
或 或 ……
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
O
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
O
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
A
O
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
A
B
O
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
A
B
O
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
A
B
C
O
例 已知任意两个非零向量a,b,试作
, .猜想 A,B,C三点之
间的位置关系,并证明你的猜想.
A
B
C
O
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
分析:
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
分析:只需证 ,
分析:只需证 ,
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
只需证:存在λ,使
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
A
B
C
O
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
A
B
C
O
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
A
B
C
O
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
A
B
C
O
证明:
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
,
A
B
C
O
证明:
∴
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
,
证明:
∴
∴
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
,
证明:
∴ A,B,C三点共线.
∴
∴
猜想:A,B,C三点共线.
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
,
证明:
∴ A,B,C三点共线.
∴
∴
猜想:A,B,C三点共线.
发展直观想象
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
,
证明:
∴ A,B,C三点共线.
∴
∴
猜想:A,B,C三点共线.
向量法
发展直观想象
只需证:存在λ,使
分析:只需证 ,
,
,
应用2
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
分析:
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
分析:
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
设为λa (λ > 0) ,
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
分析:
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
其模为|λa| ,
即 λ | a| .
设为λa (λ > 0) ,
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
分析:
令λ| a| =1,
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
其模为|λa| ,
即 λ | a| .
设为λa (λ > 0) ,
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
分析:
令λ| a| =1,
则 .
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
其模为|λa| ,
即 λ | a| .
设为λa (λ > 0) ,
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
与非零向量a共线的单位向量为_____.
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
应用2
与非零向量a同向的单位向量为_______ .
?
与非零向量a共线的单位向量为_____.
向量a(a≠0)与b共线
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
由向量b-ta与 共线,
分析:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
由向量b-ta与 共线,
b-ta=
分析:
可设
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
由向量b-ta与 共线,
b-ta=
分析:
可设
?
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
由向量b-ta与 共线,
b-ta=
分析:
可设
定理:
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实
数λ,使得b=λa
?
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
由向量b-ta与 共线,
b-ta=
由于 a,b不共线,
分析:
可设
定理:
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实
数λ,使得b=λa
?
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
0.
由向量b-ta与 共线,
b-ta=
由于 a,b不共线,
分析:
可设
定理:
b//a ( a ≠ 0 )
存在唯一一个实
数λ,使得b=λa
所以
?
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
解:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
0.
∴
∵ a,b不共线,
解:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
0.
∵b-ta与 共线,
∴
∵ a,b不共线,
解:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
0.
∵b-ta与 共线,
∴
∴
唯一 ,使得
R
b-ta=
∵ a,b不共线,
解:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
0.
∵b-ta与 共线,
∴
∴
唯一 ,使得
R
b-ta=
∵ a,b不共线,
∴
解:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
∵ a,b不共线,
0.
∵b-ta与 共线,
∴
∴
唯一 ,使得
R
b-ta=
∵ a,b不共线,
∴
解:
例 已知a,b是两个不共线的向量,向量b-ta,
共线,求实数t的值.
∵ a,b不共线,
0.
∵b-ta与 共线,
∴
∴
唯一 ,使得
R
b-ta=
∵ a,b不共线,
∴
∴
解:
否则,不妨设
否则,不妨设
则
a = b,
否则,不妨设
则
a = b,
∴
a // b .
否则,不妨设
则
a = b,
∴
a // b .
与已知矛盾.
否则,不妨设
则
a = b,
∴
a // b .
与已知矛盾.
∴
否则,不妨设
则
a = b,
∴
a // b .
与已知矛盾.
解得 t =
∴
否则,不妨设
则
a = b,
∴
a // b .
与已知矛盾.
∴
解得 t =
转化思想
否则,不妨设
则
a = b,
∴
a // b .
与已知矛盾.
∴
解得 t =
转化思想
方程(组)思想
小结:
小结:
定理:向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
小结:
定理:向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
定理的应用:
小结:
定理:向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
定理的应用:
1. 运用定理,证明向量共线,两直线平行,
三点共线等类型的问题;
小结:
1. 运用定理,证明向量共线,两直线平行,
三点共线等类型的问题;
定理:向量a(a≠0)与b共线的充要条件是:
存在唯一一个实数λ,使b=λa.
2. 运用定理,转化命题.
定理的应用:
小结:
定理的应用
定理
小结:
定理的应用
定理
向量的数乘运算的应用
小结:
定理的应用
定理
向量的数乘运算的应用
体现了
数学逻辑的严谨性
小结:
定理的应用
定理
向量的数乘运算的应用
体现了
数学逻辑的严谨性
向量在解决几何问题中的工具性
小结:
定理的应用
定理
向量的数乘运算的应用
体现了
数学逻辑的严谨性
向量在解决几何问题中的工具性
直观想象
数学抽象
逻辑推理
提升了
作业:
1.已知a,b是不共线的向量,且 ,
, ,则( ).
(A) A,B,D三点共线
(B) A,B,C三点共线
(C) B,C,D三点共线
(D) A,C,D三点共线
作业:
2.已知若 , 是不共线的向量,且 ,
,若a与b是共线向量,求实数k的值.
请批评指正!
谢谢!