高中数学第3章空间向量与立体几何3.13.1.1空间向量及其线性运算3.1.2共面向量定理学案.docx

3.1.1空间向量及其线性运算3.1.2共面向量定理学习目标：1.了解空间向量与平面向量的联系与区别，掌握空间向量的线性运算及其性质，理解共线向量定理(重点)2.了解向量共面的含义，理解共面向量定理.3.能运用共面向量定理证明有关线面平行和点共面的简单问题自 主 预 习探 新 知教材整理1空间向量及其线性运算阅读教材P81的部分，完成下列问题1空间向量在空间，把既有大小又有方向的量叫做空间向量2空间向量的线性运算空间向量的线性运算定义(或法则)加法设a和b是空间两个向量，过一点O作a和b的相等向量和，根据平面向量加法的平行四边形法则平行四边形OACB的对角线OC对应的向量就是a与b的和，记作ab减法与平面向量类似，a与b的差定义为a(b)，记作ab，其中b是b的相反向量空间向量的数乘空间向量a与一个实数的乘积是一个向量，记作a，满足：大小：|a|a|.方向：当0时，a与a方向相同；当0时，a与a方向相反；当0时，a01判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)同平面向量一样，任意两个空间向量都不能比较大小()(2)空间向量的数乘运算中，只决定向量的大小，不决定向量的方向()(3)将空间的所有单位向量的起点平移到同一个点，则它们的终点构成一个圆()(4)若|a|b|，则ab或ab.()(5)已知四边形ABCD，O是空间任意一点，且，则四边形ABCD是平行四边形()答案(1)(2)(3)(4)(5)2如图311，在长方体ABCDA1B1C1D1中，下列各式运算结果为的是_(填序号)图311；.解析；.答案教材整理2共线向量阅读教材P82例1上面的部分，完成下列问题1共线向量如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，那么这些向量叫做共线向量或平行向量向量a与b平行，记作ab，规定零向量与任意向量共线2共线向量定理对空间任意两个向量a，b(a0)，b与a共线的充要条件是存在实数，使ba.教材整理3共面向量阅读教材P84的部分，完成下列问题1共面向量能平移到同一平面内的向量叫做共面向量2共面向量定理如果两个向量a，b不共线，那么向量p与向量a，b共面的充要条件是存在有序实数组(x，y)，使得pxayb.有下列命题：平行于同一直线的向量是共线向量；平行于同一平面的向量是共面向量；平行向量一定是共面向量；共面向量一定是平行向量其中正确的命题有_解析“共面向量一定是平行向量”不正确，即共面向量不一定共线均正确答案合 作 探 究攻 重 难空间向量及有关概念下列四个命题：所有的单位向量都相等；方向相反的两个向量是相反向量；若a，b满足|a|b|，且a，b同向，则ab；零向量没有方向其中不正确的命题的序号为_. 【导学号：71392156】精彩点拨根据空间向量的概念进行逐一判断，得出结论自主解答对于：单位向量是指长度等于1个单位长度的向量，而其方向不一定相同，它不符合相等向量的定义，故错；对于：长度相等且方向相反的两个向量是相反向量，故错；对于：向量是不能比较大小的，故不正确；对于：零向量有方向，只是没有确定的方向，故错答案名师指津1因为空间任何两个向量都可以平移到同一平面上，故空间的两个向量间的关系都可以转化为平面向量来解决2对于有关向量基本概念的考查，可以从概念的特征入手，也可以通过举出反例而排除或否定相关命题再练一题1下列命题中正确的个数是_如果a，b是两个单位向量，则|a|b|；两个空间向量相等，则它们的起点相同，终点也相同；同向且等长的有向线段表示同一向量；空间任意两个非零向量都可以平移到同一平面内解析正确，不正确答案3空间向量的线性运算化简：()()精彩点拨根据算式中的字母规律，可转化为加法运算，也可转化为减法运算自主解答法一：将减法转化为加法进行化简，()()0.法二：利用，化简()()()()0.法三：，()()()()0.名师指津1计算两个空间向量的和或差时，与平面向量完全相同运算中掌握好三角形法则和平行四边形法则是关键2计算三个或多个空间向量的和或差时，要注意以下几点：(1)三角形法则和平行四边形法则；(2)正确使用运算律；(3)有限个向量顺次首尾相连，则从第一个向量的起点指向最后一个向量的终点的向量，即表示这有限个向量的和向量再练一题2如图312所示，在四棱锥PABCD中，底面ABCD是正方形，若a，b，c，则_(用向量a，b，c表示). 【导学号：71392157】图312解析法一：abcbbabc.法二：acb.答案abc共线向量定理及其应用如图313，已知M，N分别为四面体ABCD的面BCD与面ACD的重心，且G为AM上一点，且GMGA13.求证：B，G，N三点共线图313精彩点拨要证明B，G，N三点共线，可证明，即证明存在实数，使.自主解答设a，b，c，则a(abc)abc，()abc.，即B，G，N三点共线名师指津判定或证明三点(如P，A，B)是否共线：(1)考察是否存在实数，使；(2)考察对空间任意一点O，是否有t；(3)考察对空间任意一点O，是否有xy (xy1).再练一题3在例3中，若把条件“GMGA13”换为“GMGA11”把“N是面ACD的重心”换为“”，增加条件“B，G，N三点共线”，其余不变，试求的值解设a，b，c，()()(abc)a(abc)abc.()abc.B，G，N三点共线，故存在实数k，使k，即abck，故解得k，.共面向量定理及其应用如图314所示，已知E，F，G，H分别是空间四边形ABCD的边AB，BC，CD，DA的中点图314(1)用向量法证明E，F，G，H四点共面；(2)用向量法证明BD平面EFGH. 【导学号：71392158】精彩点拨(1)要证E，F，G，H四点共面，根据共面向量定理的推论，只要能找到实数x，y，使xy即可(2)要证BD平面EFGH，只需证向量与向量，共面即可自主解答(1)如图所示，连接BG，EG，则().由共面向量定理知E，F，G，H四点共面(2)设a，b，c，则ca.(cb)abc，c(ab)abc.假设存在x，y，使xy.即caxyabc.a，b，c不共线解得.，是共面向量，BD不在平面EFGH内BD平面EFGH.名师指津1空间一点P位于平面MAB内的充要条件是存在实数对x，y，使xy.满足这个关系式的点P都在平面MAB内；反之，平面MAB内的任一点P都满足这个关系式，这个充要条件常用来证明四点共面在许多情况下，可以用“若存在有序实数组(x，y，z)使得对于空间任意一点O，有xyz，且xyz1成立，则P，A，B，C四点共面”作为判定空间中四个点共面的依据2用共面向量定理证明线面平行的关键(1)在直线上取一向量；(2)在平面内找出两个不共线的向量，并用这两个不共线的向量表示直线上的向量；(3)说明直线不在面内，三个条件缺一不可再练一题4已知两个非零向量e1，e1不共线，如果e1e2，2e18e2，3e13e2，求证：A，B，C，D四点共面证明(3e13e2)(2e18e2)5(e1e2)5，又与不共线，共面，又它们有一个公共起点A，A，B，C，D四点共面. 共线、共面向量的特征探究问题1如何理解共线向量及共线向量定理？提示(1)用共线向量定理证明两直线平行是常用方法，但是要注意，向量平行与直线平行是有区别的，直线平行不包括共线的情形，如果应用共线向量定理判断a，b所在的直线平行，还需说明a(或b)上有一点不在b(或a)上(2)用共线向量定理证明三点共线也是常用方法，在利用该定理证明(或判断)三点A，B，C共线时，只需证明存在实数，使或即可(3)对于空间任意一点O，若有(1)成立，则A，B，C三点共线2如何理解共面向量定理？提示(1)共面向量定理给出了平面向量的表示式，说明两个不共线的向量能确定一个平面，它是判定三个向量是否共面的依据(2)共面向量定理的推论是判定空间四点共面的依据3若两向量共线或共面，则这两向量所在的直线有何位置关系？提示两向量共线，这两向量所在的直线重合或平行，两向量共面，这两向量所在的直线共面或异面如图315所示，平行六面体ABCDA1B1C1D1中，E，F分别在B1B和D1D上，且BEBB1，DFDD1.证明：与，共面. 【导学号：71392159】图315精彩点拨由共面向量定理，只要用，线性表示出即可自主解答，与，共面再练一题5如图316，正方体ABCDA1B1C1D1中，E，F分别为BB1和A1D1的中点证明：向量，是共面向量图316证明法一：().由向量共面的充要条件知，是共面向量法二：连接A1D，BD，取A1D中点G，连接FG，BG，则有FGDD1，BEDD1，FGBE，四边形BEFG为平行四边形，EFBG.BG平面A1BD，EF平面A1BD，EF共面A1BD.同理，B1CA1D，B1C平面A1BD，都与平面A1BD平行，是共面向量当 堂 达 标固 双 基1已知空间四边形ABCD，连接AC，BD，则_.解析0.答案02已知正方体ABCDABCD中，设a，b，c，点E是AC的中点，点F是AE的三等分点，且AFEF，则_(用a，b，c表示)解析由条件AFEF知，EF2AF，所以abc.答案abc3ab(是实数)是a与b共线的_条件(填“充分不必要”、“必要不充分”、“充要”和“既不充分也不必要”)解析abab，但当b0，a0时，则ab，ab.答案充分不必要4设e1，e2是空间中两个不共线的向量，已知2e1ke2，e13e2，2e1e2，且A，B，D三点共线，则k的值是_. 【导学号：71392160】解析e13e2，2e1e2，(2e1