2025版高考數(shù)學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第5章平面向量復(fù)數(shù)第1節(jié)平面向量的概念與線性運(yùn)算教師用書(shū)_第1頁(yè)
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2025版高考數(shù)學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第5章平面向量復(fù)數(shù)第1節(jié)平面向量的概念與線性運(yùn)算教師用書(shū)_第5頁(yè)
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第一節(jié)平面對(duì)量的概念與線性運(yùn)算考試要求:1.了解平面對(duì)量的實(shí)際背景,理解平面對(duì)量的意義和兩個(gè)向量相等的含義.2.理解平面對(duì)量的幾何表示和基本要素.3.駕馭平面對(duì)量加、減運(yùn)算,數(shù)乘運(yùn)算及運(yùn)算規(guī)則,理解其幾何意義.一、教材概念·結(jié)論·性質(zhì)重現(xiàn)1.向量的有關(guān)概念名稱定義備注向量既有大小又有方向的量向量由方向和長(zhǎng)度確定,與位置沒(méi)有關(guān)系零向量長(zhǎng)度為0的向量其方向是隨意的,記作0單位向量長(zhǎng)度等于1個(gè)單位長(zhǎng)度的向量非零向量a的單位向量為±a平行向量方向相同或相反的非零向量0與任一向量平行(或共線)相等向量長(zhǎng)度相等且方向相同的向量?jī)上蛄恐挥邢嗟然虿幌嗟?,不能比較大小相反向量長(zhǎng)度相等且方向相反的向量0的相反向量為0解決向量概念問(wèn)題要留意兩點(diǎn):一是不僅要考慮向量的大小,還要考慮向量的方向;二是考慮零向量是否滿意條件,要特殊留意零向量的特殊性.2.平面對(duì)量的線性運(yùn)算向量運(yùn)算定義法則(或幾何意義)運(yùn)算律加法求兩個(gè)向量和的運(yùn)算三角形法則交換律:a+b=b+a;結(jié)合律:(a+b)+c=a+(b+c)平行四邊形法則減法向量a加上b的相反向量,叫做a與b的差,即a-b=a+(-b).求兩個(gè)向量差的運(yùn)算叫做向量的減法三角形法則數(shù)乘實(shí)數(shù)λ與向量a的積是一個(gè)向量,這種運(yùn)算叫做向量的數(shù)乘(1)|λa|=|λ||a|.(2)當(dāng)λ>0時(shí),λa的方向與a的方向相同;當(dāng)λ<0時(shí),λa的方向與a的方向相反;當(dāng)λ=0時(shí),λa=0λ(μa)=(λμ)a;(λ+μ)a=λa+μa;λ(a+b)=λa+λb3.向量共線定理向量a(a≠0)與b共線的充要條件是:存在唯一一個(gè)實(shí)數(shù)λ,使得b=λa.4.常用結(jié)論(1)設(shè)P為線段AB的中點(diǎn),O為平面內(nèi)任一點(diǎn),則OP=12(2)若G是△ABC的重心,D是BC邊的中點(diǎn),則①GA+GB+②AG=13③GD=12(GB(3)在四邊形ABCD中,若E為AD的中點(diǎn),F(xiàn)為BC的中點(diǎn),則AB+DC=2(4)OA=λOB+μO(píng)C(λ,μ為實(shí)數(shù)),點(diǎn)A,B,C三點(diǎn)共線的充要條件是λ+μ=1.(5)(a+b)2+(a-b)2=2(|a|2+|b|2).二、基本技能·思想·活動(dòng)閱歷1.推斷下列說(shuō)法的正誤,對(duì)的畫(huà)“√”,錯(cuò)的畫(huà)“×”.(1)向量不能比較大小,但向量的??梢员容^大小. (√)(2)若a∥b,b∥c,則a∥c. (×)(3)若向量AB與向量CD是共線向量,則A,B,C,D四點(diǎn)在一條直線上.(×)(4)若兩個(gè)向量共線,則其方向必定相同或相反. (×)2.如圖,設(shè)P,Q兩點(diǎn)把線段AB三等分,則下列向量表達(dá)式錯(cuò)誤的是()A.AP=13AB B.AQC.BP=-23AB DD解析:由數(shù)乘向量的定義可以得到A,B,C都是正確的,只有D錯(cuò)誤.3.設(shè)D為△ABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),BC=3CD,則()A.AD=-1B.AD=1C.AD=4D.AD=4A解析:由題意得AD=AC+CD=AC+134.已知□ABCD的對(duì)角線AC和BD相交于點(diǎn)O,且OA=a,OB=b,則DC=________,BC=___________.(用a,b表示)b-a-a-b解析:如圖,DC=AB=OB-OA=b-a,BC=OC-OB=-OA-5.設(shè)向量a,b不平行,向量λa+b與a+2b平行,則實(shí)數(shù)λ=_________.12解析:因?yàn)橄蛄縜,b不平行,所以a+2b≠0.又向量λa+b與a+2b平行,則存在唯一的實(shí)數(shù)μ,使λa+b=μ(a+2b)成立,即λa+b=μa+2μb,則λ=μ,1=2μ,解得λ=考點(diǎn)1向量的相關(guān)概念——基礎(chǔ)性1.下面說(shuō)法正確的是()A.平面內(nèi)的單位向量是唯一的B.全部單位向量的終點(diǎn)的集合為一個(gè)單位圓C.全部的單位向量都是共線的D.全部單位向量的模相等D解析:因?yàn)槠矫鎯?nèi)的單位向量有多數(shù)個(gè),所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤.當(dāng)單位向量的起點(diǎn)不同時(shí),其終點(diǎn)就不肯定在同一個(gè)圓上,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤.當(dāng)兩個(gè)單位向量的方向不相同也不相反時(shí),這兩個(gè)向量就不共線,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤.因?yàn)閱挝幌蛄康哪6嫉扔?,所以選項(xiàng)D正確.2.給出下列命題:①兩個(gè)具有公共終點(diǎn)的向量,肯定是共線向量;②λa=0(λ為實(shí)數(shù)),則λ必為零;③λ,μ為實(shí)數(shù),若λa=μb,則a與b共線.其中假命題的個(gè)數(shù)為()A.0 B.1C.2 D.3D解析:①假命題,兩向量共線要看其方向而不是起點(diǎn)或終點(diǎn).②假命題,當(dāng)a=0時(shí),不論λ為何值,λa=0.③錯(cuò)誤,當(dāng)λ=μ=0時(shí),λa=μb=0,此時(shí),a與b可以是隨意向量.故假命題有3個(gè),故選D.3.(多選題)下列命題正確的是()A.若|a|=|b|,則a=bB.若A,B,C,D是不共線的四點(diǎn),則AB=DC是四邊形ABCD為平行四邊形的充要條件C.若a=b,b=c,則a=cD.兩向量a,b相等的充要條件是|a|=|b|且a∥bBC解析:A不正確.兩個(gè)向量的模相等,但它們的方向不肯定相同,因此由|a|=|b|推不出a=b.B正確.若AB=DC,則|AB|=|DC|且AB∥DC.又因?yàn)锳,B,C,D是不共線的四點(diǎn),所以四邊形ABCD是平行四邊形.反之,若四邊形ABCD是平行四邊形,則AB∥DC且AB=DC,又AB與DC方向相同,因此AB=DC.C正確.因?yàn)閍=b,所以a,b的長(zhǎng)度相等且方向相同.因?yàn)閎=c,所以b,c的長(zhǎng)度相等且方向相同.所以a,c的長(zhǎng)度相等且方向相同,所以a=c.D不正確.當(dāng)a∥b,但方向相反時(shí),即使|a|=|b|,也不能得到a=b,故|a|=|b|且a∥b不是a=b的充要條件.1.解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是精確理解向量的有關(guān)概念,否則易出錯(cuò).如第2題第③項(xiàng)易忽視λ=μ=0時(shí)a,b為隨意向量而致錯(cuò);第3題中的A選項(xiàng)易誤認(rèn)為“模相等,兩個(gè)向量就相等”而忽視方向.2.對(duì)平面對(duì)量概念理解的幾點(diǎn)留意(1)平行向量就是共線向量,二者是等價(jià)的,它們均與起點(diǎn)無(wú)關(guān);非零向量的平行具有傳遞性;相等向量肯定是平行向量,而平行向量未必是相等向量;相等向量具有傳遞性.(2)向量與數(shù)量不同,數(shù)量可以比較大小,向量則不能,但向量的模是非負(fù)數(shù),可以比較大?。?3)向量可以平移,平移后的向量與原向量是相等向量,解題時(shí),不要把它與函數(shù)圖象的平移混為一談.(4)非零向量a與aa的關(guān)系:aa是與考點(diǎn)2平面對(duì)量的線性運(yùn)算——綜合性考向1向量的線性運(yùn)算(1)設(shè)非零向量a,b滿意|a+b|=|a-b|,則()A.a(chǎn)⊥b B.|a|=|b|C.a(chǎn)∥b D.|a|>|b|A解析:方法一:因?yàn)閨a+b|=|a-b|,所以|a+b|2=|a-b|2.所以a2+b2+2a·b=a2+b2-2a·b.所以a·b=0.所以a⊥b.方法二:利用向量加法的平行四邊形法則.在□ABCD中,設(shè)AB=a,AD=b,由|a+b|=|a-b|知|AC|=|DB|,從而四邊形ABCD為矩形,即AB⊥AD,故a⊥b.(2)在等腰梯形ABCD中,AB=-2CD,M為BC的中點(diǎn),則AM=()A.12ABC.34ABB解析:因?yàn)锳B=-2CD,所以AB=2DC.又M是BC的中點(diǎn),所以AM=12(AB+AC)=11.本例(2)條件不變,用AB,AD表示解:DM=DC+CM=12(AB+CB)=12(2.本例(2)中,若CM=2MB,其他條件不變,用AB,AC表示解:AM=AB+BM=AB+131.平面對(duì)量的線性運(yùn)算技巧(1)不含圖形的狀況:可干脆運(yùn)用相應(yīng)運(yùn)算法則求解.(2)含圖形的狀況:將它們轉(zhuǎn)化到三角形或平行四邊形中,充分利用相等向量、相反向量、三角形的中位線等性質(zhì),把未知向量用已知向量表示出來(lái)求解.2.三種運(yùn)算的關(guān)注點(diǎn)(1)加法的三角形法則要求“首尾相接”,加法的平行四邊形法則要求“起點(diǎn)相同”.(2)減法的三角形法則要求“起點(diǎn)相同”且差向量指向被減向量.(3)數(shù)乘運(yùn)算的結(jié)果仍是一個(gè)向量,運(yùn)算過(guò)程可類(lèi)比實(shí)數(shù)運(yùn)算.考向2利用向量的線性運(yùn)算求參數(shù)問(wèn)題在△ABC中,AB=2,BC=3,∠ABC=60°,AD為BC邊上的高,O為AD的中點(diǎn).若AO=λAB+μBC,其中λ,μ∈R,則λ+μ等于()A.1 B.1C.13 D解析:由于AB=2,∠ABC=60°,AD為BC邊上的高,所以BD=1.由題意易得AD=AB+BD=AB+13BC,則2AO=AB+13BC,即AO=12AB+16BC.所以依據(jù)平面對(duì)量的線性運(yùn)算求參數(shù)問(wèn)題可以探討向量間的關(guān)系,通過(guò)向量的運(yùn)算將向量表示出來(lái),進(jìn)行比較,求參數(shù)的值或范圍.1.(2024·新高考Ⅰ卷)在△ABC中,點(diǎn)D在邊AB上,BD=2DA.記CA=m,CD=n,則CB=()A.3m-2n B.-2m+3nC.3m+2n D.2m+3nB解析:如圖,CD=CA+AD=CA+12所以12CB=32CD-CA,即CB=3CD-22.(2024·聊城模擬)在△ABC中,點(diǎn)D在線段BC的延長(zhǎng)線上,且BC=3CD,點(diǎn)O在線段CD上(與點(diǎn)C,D不重合).若AO=xAB+(1-x)AC,則x的取值范圍是()A.0,1C.-12D解析:設(shè)CO=y(tǒng)BC,因?yàn)锽C=3CD,點(diǎn)O在線段CD上(與點(diǎn)C,D不重合),所以y∈0,13,所以AO=AC+CO=AC+yBC=AC+y(AC-AB)=-yAB+(1+y)AC.因?yàn)锳O=xAB+(1-x)AC,所以x考點(diǎn)3共線向量定理及應(yīng)用——應(yīng)用性設(shè)a,b是不共線的兩個(gè)非零向量.(1)若OA=2a-b,OB=3a+b,OC=a-3b,求證:A,B,C三點(diǎn)共線;(2)若8a+kb與ka+2b共線,求實(shí)數(shù)k的值.(1)證明:因?yàn)锳B=(3a+b)-(2a-b)=a+2b,BC=(a-3b)-(3a+b)=-2a-4b=-2AB,所以AB與BC共線,且有公共點(diǎn)B.所以A,B,C三點(diǎn)共線.(2)解:因?yàn)?a+kb與ka+2b共線.所以存在實(shí)數(shù)λ,使得8a+kb=λ(ka+2b),所以(8-λk)a+(k-2λ)b=0.因?yàn)閍與b不共線,所以8-λk=0,k-2λ=0?所以k=2λ=±4.即實(shí)數(shù)k的值為4或-4.1.證明向量共線的方法應(yīng)用向量共線定理.對(duì)于向量a,b(b≠0),若存在實(shí)數(shù)λ,使得a=λb,則a與b共線.2.證明A,B,C三點(diǎn)共線的方法若存在實(shí)數(shù)λ,使得AB=λAC,則A,B,C三點(diǎn)共線.3.解決含參數(shù)的共線問(wèn)題的方法常常用到平面幾何的性質(zhì),構(gòu)造含有參數(shù)的方程或方程組,解方程或方程組得到參數(shù)值.1.設(shè)a,b是不共線的兩個(gè)向量,已知BA=a+2b,BC=4a-4b,CD=-a+2b,則()A.A,B,D三點(diǎn)共線B.B,C,D三點(diǎn)共線C.A,B,C三點(diǎn)共線D.A,C,D三點(diǎn)共線D解析:因?yàn)镃A=BA-BC=-3a+6b,所以CA=3CD,所以CA與CD共線.又因?yàn)樗鼈冇泄颤c(diǎn)C,所以A,C,2.(2024·日照月考)已知O為△ABC內(nèi)一點(diǎn),且AO=12(OB+OC),AD=tAC.若B,OA.14 C.12 B解析:如圖,以O(shè)B,OC為鄰邊作平行四邊形,其對(duì)角線相交于點(diǎn)E.因?yàn)锳O=12(OB+OC因?yàn)锳D=tAC,B,O,D三點(diǎn)共線,所以AO=λAB+(1-λ)AD=λAB+(1-λ)tAC.又AO=12AE=12×12(AB+3.如圖,在△ABC中,點(diǎn)O是BC的中點(diǎn),過(guò)點(diǎn)O的直線分別與AB,AC所在直線交于不同的兩點(diǎn)M,N.若AB=mAM,AC=nAN,則m+A.1 B.2C.3 D.4B解析:連接AO,如圖.因?yàn)镺為BC的中點(diǎn),所以AO=12(AB因?yàn)镸,O,N三點(diǎn)共線,所以m2+n2=1,所以在平行四邊形ABCD中,AC與BD交于點(diǎn)O,E是線段OD的中點(diǎn),AE的延長(zhǎng)線與CD交于點(diǎn)F.若AC=a,BD=b,則AF=()A.14a+12b B.23aC.12a+14b D.13a[四字程序]讀想算思用基底表示AF1.三角形法則,平行四邊形法則.2.以誰(shuí)為基底選擇不同的三角形,利用三角形法則轉(zhuǎn)化與化歸O是平行四邊形ABCD兩條對(duì)角線的交點(diǎn),E是OD的中點(diǎn),AE的延長(zhǎng)線與CD交于F1.AF=AG+GF,如何表示2.=AC+CF,如何表示3.=AD+DF,如何表示4.利用方程組思想與向量相等解決1.在△AGF中表示.2.在△ACF中表示.3.在△ADF中表示.4.干脆設(shè)AF=xAC+yBD,利用向量相等求系數(shù)1.向量的線性運(yùn)算法則.2.向量相等的條件.3.平行線的性質(zhì)思路參考:利用AG,GF表示B解析:由題意可知△DEF∽△BEA,所以DEBE=DFBA=13.又由AB=CD可得DF所以DFFC=1如圖,作FG∥BD交AC于點(diǎn)G,所以FGDO=CGCO=CFCD所以GF=23OD=13BD因?yàn)锳G=AO+OG=AO+13OC=1所以AF=AG+GF=23a+思路參考:利用AC,CF表示B解析:如圖,作OG∥FE交DC于點(diǎn)G.由DE=EO,得DF=FG.又由AO=OC,得FG=GC,于是CF=23CD=23×12(b-a)=所以AF=AC+CF=23a+思路參考:利用AD,DF表示B解析:如圖,作OG∥FE交DC于點(diǎn)G.由DE=EO,得DF=FG.又由AO=OC,得FG=GC,于是DF=13DC=那么AF=AD+DF=12a+12思路參考:利用AC,BD表示B解析:如圖,作OG∥FE交DC于點(diǎn)G.由DE=EO,得DF=FG.又由AO=OC,得FG=GC,故AF=AD+DF=AD+設(shè)AF=xAC+yBD.因?yàn)锳C=AD+AB,所以AF=(x+y)AD+(x-y)AB,于是x+y=1,x-y=所以AF=23AC+13BD=1.本題考查利用已知向量作基底表示向量問(wèn)題,解法敏捷多變,基本解題策略是借助三角形法則或平行四邊形法則,逐步對(duì)向量進(jìn)行變形,直至用所給基底表達(dá)出來(lái);或選用不同基底分別表示,再利用向量相等解決.2.本題考查向量的線性運(yùn)算問(wèn)題,體現(xiàn)了基礎(chǔ)性.同時(shí),解題的過(guò)程須要學(xué)問(wèn)之間的轉(zhuǎn)化,體現(xiàn)了綜合性.3.基于課程標(biāo)準(zhǔn),解答本題一般須要良好的讀圖識(shí)圖實(shí)力、運(yùn)算求解實(shí)力、推理實(shí)力.本題的解答體現(xiàn)了直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算的核心素養(yǎng).如圖,在直角梯形ABCD中,DC=14AB,BE=2EC,且AE=rAB+sAD,則2A.1 B.2C.3 D.4C解析:解法一:由題圖可得AE=AB+BE=AB+23BC=AB+23(BA+AD+DC)=13AB+23AD+DC=1解法二:因?yàn)锽E=2EC,所以AE-AB=2(AC-AE),整理,得AE=13解法三:如圖,延長(zhǎng)AD,BC交于點(diǎn)P,則由DC=14AB得DC∥AB,且AB=4DC.又BE=2EC,所以E為PB的中點(diǎn),且AP=43AD.于是,AE=12解法四:如圖,建立平面直角坐標(biāo)系xAy,依題意可設(shè)點(diǎn)B(4m,0),D(3m,3h),E(4m,2h),其中m>0,h>0.由AE=rAB+sAD,得(4m,2h)=r(4m,0)+s(3m,3h),所以4m=4mr+3ms解得r=所以2r+3s=1+2=3.課時(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)(二十六)A組全考點(diǎn)鞏固練1.設(shè)a,b是非零向量,則“a=2b”是“aa=bA.充要條件B.充分不必要條件C.必要不充分條件D.既不充分也不必要條件B解析:由a=2b可知,a,b方向相同,aa,bb表示a,b方向上的單位向量,所以2.(2024·泰安模擬)已知向量a和b不共線,向量AB=a+mb,BC=5a+3b,CD=-3a+3b,若A,B,D三點(diǎn)共線,則m=()A.3 B.2C.1 D.-2A解析:由題意得BD=BC+CD=2a+6b=λAB=λ(a+mb),解得3.(多選題)設(shè)a,b都是非零向量,則下列四個(gè)條件中,肯定能使aa+bA.a(chǎn)=-2b B.a(chǎn)=2bC.a(chǎn)=b D.a(chǎn)=-bAD解析:∵aa+bb=0,∴∴a與b的方向相反.故選AD.4.向量e1,e2,a,b在正方形網(wǎng)格中的位置如圖所示,則a-b=()A.-4e1-2e2 B.-2e1-4e2C.e1-3e2 D.3e1-e2C解析:結(jié)合圖形易得,a=-e1-4e2,b=-2e1-e2,故a-b=e1-3e2.5.設(shè)D為△ABC所在平面內(nèi)一點(diǎn),AD=-12AB+32AC.若BC=λCD(A.-2 B.-3C.2 D.3C解析:因?yàn)锽C=λCD(λ∈R),所以AC-AB=λAD-λAC,即AD=-1λAB+λ+1λAC.又因?yàn)?.若AP=12PB,AB=(λ+1)BP-52解析:因?yàn)锳P=12PB,所以AP+PB=AB=32PB=-32BP7.已知菱形ABCD的邊長(zhǎng)為2,∠BAD=120°,點(diǎn)E,F(xiàn)分別在邊BC,CD上,且滿意BE=EC,CD=2CF,則|3解析:依據(jù)題意,菱形ABCD的邊長(zhǎng)為2,∠BAD=120°,則∠BAC=60°,必有AC=2,又由BE=EC,CD=2則E是BC的中點(diǎn),F(xiàn)是CD的中點(diǎn),則AE=AB+BE,則AE+AF=AB+BE+AD+DF=8.經(jīng)過(guò)△OAB重心G的直線與OA,OB分別交于點(diǎn)P,Q,設(shè)OP=mOA,OQ=nOB,m,n∈R,求解:設(shè)OA=a,OB=b,則OG=13(a+b),PQ=OQ-OP=nb-ma,PG=OG-OP=13(a+b)-ma=由P,G,Q共線得,存在實(shí)數(shù)λ使得PQ=λPG,即nb-ma=λ13-ma+13λb,則-m=λ139.已知a,b不共線,OA=a,OB=b,OC=c,OD=d,OE=e,設(shè)t∈R,假如3a=c,2b=d,e=t(a+b),是否存在實(shí)數(shù)t使C,D,E三點(diǎn)在一條直線上?若存在,求出實(shí)數(shù)t的值;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.解:由題設(shè)知,CD=d-c=2b-3a,CE=e-c=(t-3)a+tb,C,D,E三點(diǎn)在一條直線上的充要條件是存在實(shí)數(shù)k,使得CE=kCD,即(t-3)a+tb=-3ka+2kb,整理得(t-3+3k)a=(2k-t)b.因?yàn)閍,b不共線,所以有t-3+3k=0,t-2k=0,解得故存在實(shí)數(shù)t=65使C,D,EB組新高考培優(yōu)練10.如圖所示,已知AB是圓O的直徑,點(diǎn)C,D是半圓弧的三等分點(diǎn),AB=a,AC=b,則AD=()A.a(chǎn)-12b B.12aC.a(chǎn)+12b D.12aD解析:連接CD(圖略),由點(diǎn)C,D是半圓弧的三等分點(diǎn),得CD∥AB且CD=12AB=12a,所以AD=AC+CD=11.(2024·北京東城期末)在直角梯形ABCD中,∠A=90°,∠B=30°,AB=23,BC=2,點(diǎn)E在線段CD上.若AE=AD+μAB,則μ的取值范圍是()A.[0,1] B.[0,3]C.0,1C解析:如圖所示,過(guò)點(diǎn)C作CF⊥AB,垂足為F.在Rt△BCF中,∠B=30°,BC=2,所以CF=1,BF=3.因?yàn)锳B=23,所以AF=3.由四邊形AFCD是平行四邊形,可得CD=AF=3=12AB.因?yàn)锳E=AD+DE=AD+μAB,所以DE=μAB.因?yàn)镈E∥DC,DC=112.(多選題)設(shè)a,b是不共線的兩個(gè)平面對(duì)量,已知PQ=a+sinα·b,其中α∈(0,2π),QR=2a-b.若P,Q,R三點(diǎn)共線,則角α的值可以為()A.π6

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