2018版高中數學 第二章 平面向量 2.4.1 平面向量數量積的物理背景及其含義學案 新人教A版必修4_第1頁
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文檔簡介

1、2.4.1平面矢量積的物理背景和意義1.平面向量的數量積。(強調)2.平面向量數量積的幾何意義。(困難)3.矢量積和實數乘法的區(qū)別。基礎探索教材編排中1矢量積的定義和性質閱讀課本P103P104中的“例1”,完成下列問題。1.向量數量積的定義已知兩個非零矢量a和b,它們的夾角為。我們稱數量|a|b|cos 為a和b的數量積(或內積),并將其寫成ab,即ab=| a | | b | cos 。規(guī)定零矢量和任意矢量的數量積為0。2.向量數量積的性質假設A和B是非零向量,是A和B之間的角度.(1)abab=0.(2)當甲和乙在同一個方向時,AB=|甲| |乙|;當A和B相反時,AB=-| A | |

2、 B |。(3) aa=| a | 2或| a |=。(4)cos =。(5)|ab|a|b|。判斷(正確鍵入“”和“錯誤鍵入”)(1)矢量夾角和直線傾角的范圍相同。()(2)兩個向量的數量積是一個向量。()(3)讓向量a和b之間的角度為,然后是cos 0ab0.()分析 (1)因為矢量的夾角包含180,所以直線的傾角不包含180。(2)因為兩個向量的乘積沒有方向,所以它不是向量。(3)。根據數量產品的定義?;卮?(1) (2) (3)。教科書中兩個向量數量積的幾何意義和運算規(guī)律閱讀課本P104案例1至P105案例2,完成下列問題。1.矢量積的幾何意義(1)投影的概念如圖241所示:=a,=b

3、,如果BB1垂直于直線OA并且垂直腳是B1,那么ob1=| b | cos 。|b|cos 稱為矢量b在一個方向上的投影,而|a|cos 稱為矢量a在b方向上的投影。圖241(2)數量乘積的幾何意義:ab的幾何意義是數量乘積ab等于a |a|的長度和b在a |b|cos 方向上的投影的乘積。2.矢量積的算術定律(1) ab=ba(交換定律)。(2) ( a) b= (ab)=a ( b)(關聯(lián)定律)。(3)(甲乙)丙=丙(分配定律)。假設| a |a|=3,向量a和b之間的夾角為,a在b方向的投影為_ _ _ _ _ _ _ _ _。分辨率矢量a在b方向的投影是| a | cos =3cos=

4、?;卮鹦〗M合作類型與矢量積相關的概念(1)以下四種說法是正確的_ _ _ _ _ _ _ _ _。(1)如果ab=0,a=0或b=0;如果向量a和b滿足ab0,則a和b形成的角度為鈍角;在 ABC中,如果=0,則ABC是一個直角三角形;如果向量A和B是兩個單位向量,A2=B2。(2)假設| A |a|=3,| B |b|=5,AB=-12,A在B方向的投影為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)如果已知等腰三角形底邊的長度為4,則=_ _ _ _ _ _ _。根據數量乘積的定義、性質、運算法則和投影定義。(1) ab=| a | | b |

5、cos (是矢量a和b之間的角度)是從量積的定義中已知的。如果AB=0,=90或A=0或B=0,那么是錯誤的;如果ab0,是鈍角或=180,那么是錯的;從=0可知B=90,所以ABC是一個直角三角形,所以是正確的;用a2=| a | 2=1和B2=| b | 2=1,是正確的。(2)如果A和B之間的夾角為,那么ab=|a|b|cos =-12,因此,向量a在向量b方向上的投影是| a | cos=-;向量b在向量a方向上的投影是| b | cos=-4。(3)如圖所示,傳球a是ADBC,垂直腳是d .因為ab=交流,因此BD=BC=2,所以| | cosABC=| |=|=4=2。因此=| |

6、 | | cosABC=42=8?;卮?(1) (2)-4 (3) 81.當寫數量積時,a和b用一個實心點“”連接,但不能用“”連接,更不用說省略了。2.求平面向量數量積的方法:(1)如果向量的模及其夾角已知,則直接使用公式ab=| a | | b | cos 。(2)如果一個向量的模和另一個向量在這個向量上的投影是已知的,則量的乘積的幾何意義可以用來求ab。再練習一個問題1.給出以下判斷:如果a2 B2=0,那么a=b=0;已知A、B和C是三個非零向量。如果甲乙=,|交|=|交|;a和B共線,AB=| A | | B |a|b|0,則之間的夾角正確的是_ _ _ _ _ _ _ _。分辨率因

7、為a20,b20,如果a2 B2=0,那么a=b=0,所以是正確的;如果A B=0,那么A=-B,A,B和C是三個非零向量,所以AC=-BC,所以| AC |=| BC |,是正確的;a和b共線ab=| a | | b |,所以是不正確的;應該有| a | | b |ab;對于,應為AAA=| a | 2a A2 B2 2 | A | | B | 2ab,正確;當A和B之間的角度為0時,也有ab0,所以是錯誤的;|b|cos 表示矢量b在矢量a方向上的投影數,而不是投影長度,因此是錯誤的??偠灾?, 是正確的?;卮?數量產品的基本操作已知| a |a|=4,| b |b|=5,當(1)ab;(

8、2)ab;(3)當甲和乙的夾角為135時,分別計算甲和乙的數量積。TutorialNo。高光 (1)當AB時,A和B之間的角度可以是0或180。(2)當ab時,a和b之間的角度是90。(3)如果和之間的角度和模量已知,可以用=| | cos(是和之間的角度)來計算。讓向量a和b之間的夾角為,(1)當ab時,有兩種情況:如果a和b在同一方向,=0,ab=| a | | b |=20如果a和b相反,=180,ab=-| a | | b |=-20。(2)當ab=90時,ab=0.(3)當a和b之間的角度為135時,ab=|a|b|cos 135=-10。1.求平面向量的數量積的步驟如下:求a和b之

9、間的夾角,0,;分別查找|a|和| b |;求量的乘積,即ab=| a | | b | cos 。2.非零向量A和B共線的條件是AB=| A | | B |。再練習一個問題2.假設正三角形的邊長為1,求:圖242(1);(2);(3)。解決方法 (1)與的夾角為60,=|cos 60=11=。(2)與的夾角為120,=|cos 120=11=-。(3)與的夾角為60,=|cos 60=11=。與向量模相關的問題假設向量a和b之間的夾角為120 ,并且| a |a|=4,| b |b|=2,則找到:(1)| a+b |;(2) |(甲乙)(甲-2B) |。TutorialNo。妙招用AA=A2或

10、| a |=來解決問題。自治解已知ab=| a | | b | cos =42cos120=-4,a2=| a | 2=16,B2=| b | 2=4。(1)|a+b|2=(a+b)2=a2+2ab+b2=16+2(-4)+4=12,|a+b|=2.(2)(a+b)(a-2b)=a2-ab-2b2=16-(-4)-24=12,|(a+b)(a-2b)|=12.1.這類模問題一般轉化為模平方問題,它與數量積有關。2.利用AA=A2=| A | 2或| A |=,可以實現(xiàn)實數運算和向量運算的相互轉換。再練習一個問題3.如果閥桿條件不變,則要求使用| a-b |。解決方法因為| a |a|=4,|

11、b |b|=2,a和b之間的夾角=120。所以| a-b |=2,所以| a-b |=2。調查研究類型平面向量數量積的性質詢問1讓A和B是非零向量。如果ab,ab等于多少?情況正好相反嗎?提示 a Bab=0。當A和B在同一個方向時,ab等于什么?當A和B相反時,ab等于什么?特別是,aa等于什么?提示當甲和乙在同一個方向時,AB=|甲| |乙|;當甲和乙相反時,甲=-|甲| |乙|;AA=A2=| A | 2或| A |=。3 |ab|和| a | b |之間的大小關系是什么?為什么?對于向量A和B,如何找到它們的夾角?提示 |ab|a|b|,讓A和B之間的角度為,然后AB=| A | |

12、B | cos 。雙方都絕對值得:|ab|=|a|b|cos |a|b|。當且僅當| cos |=1時,也就是說,當cos =1,=0或時,取“=”。因此,|ab|a|b|。cos =。假設| a |a|=3,| b |b|=2,向量a和b之間的角度是60,c=3a 5b,d=ma-3b,當m是什么值時,c垂直于d?妙點 ab由條件計算,當cd,CD=0時,列方程由m求解.自治解稱為ab=32cos60=3。對于cd,CD=0,也就是說,CD=(3a 5b)(ma-3b)=3m a2(5m-9)ab-15 B2=27m+3(5m-9)-60=42m-87=0。 m=,也就是說,當m=,c和d是

13、垂直的。1.非零向量a和b是已知的。如果ab,那么ab=0,反之亦然。2.假設A和B之間的角度為,使用公式cos =計算角度。求解時注意矢量角的取值范圍0,。再練習一個問題4.如果非零向量A和B滿足| A |=3 | B |=| A 2B |,則A和B之間的夾角余弦為_ _ _ _ _ _。resolution讓a和b之間的角度為,因為| a |=3 | b |,所以| a | 2=9 | b | 2。和| a |=| a 2b |,所以| a | 2=| a | 2 4 | b | 2 4ab=| a | 2+4 | b | 2+4 | a | b | cos=13 | b | 2+12 |

14、 b | 2cos,也就是說,9 | b | 2=13 | b | 2 12 | b | 2 cos ,所以cos =-?;卮?1.在ABC中,BC=5,AC=8,c=60,然后=()A.20 B.-20c . 20d-20分辨率=| | | | cos120=58=-20?;卮鹨?.假設e1和e2是兩個平行的單位向量。以下結果是正確的()A.e1e2=1 B.e1e2=-1C.|e1e2|=1 D.|e1e2|1解析 e1e2=| E1 | | E2 | cos =1。答案 C3.在ABC中,=a,=b,ba=0,則ABC為()A.銳角三角形C.直角三角形d。無法確定解析在ABC中,因為ba=0,ba,所以ABC是一個直角三角形。答案 C4.已知| A |a|=4,E是單位向量,A在E方向的投影是-2,那么A和E之

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