高中数学 精讲优练课型 第二章 平面向量 2.2.1 向量加法运算及其几何意义课件 新人教版必修4.ppt

2 2平面向量的线性运算2 2 1向量加法运算及其几何意义 知识提炼 1 向量的加法 1 定义 的运算 2 法则 和 3 规定 对于零向量与任意向量a 规定a 0 0 a a 2 向量加法的运算律 1 交换律 a b b a 2 结合律 a b c a b c 求两个向量和 三角形法则 平行四边形法则 即时小测 1 思考下列问题 1 两个向量相加结果可能是一个数量吗 提示 不能 实数相加结果是数 而向量具有方向 所以相加的结果是向量 2 两个向量相加实际上就是两个向量的模相加 这种说法对吗 提示 这种说法是不正确的 向量既有大小又有方向 在进行向量相加时 不仅要确定长度还要确定向量的方向 2 对任意四边形abcd 下列式子中不等于的是 解析 选c a中 b中 c中 d中 3 如图 在正六边形abcdef中 解析 根据正六边形的性质 对边平行且相等 我们容易得到答案 知识探究 知识点1向量的加法观察图形 回答下列问题 问题1 三角形法则和平行四边形法则的使用条件有何不同 问题2 共线向量怎样进行求和 问题3 当涉及多个向量相加时 运用哪个法则求解 总结提升 1 对向量加法的三角形法则和平行四边形法则的三点说明 1 两个法则的使用条件不同 三角形法则适用于任意两个非零向量求和 平行四边形法则只适用于两个不共线的向量求和 2 当两个向量不共线时 两个法则是一致的 3 在使用三角形法则时要注意 首尾相连 在使用平行四边形法则时需要注意两个向量的起点相同 2 向量求和的多边形法则 1 已知n个向量 依次首尾相接 则由起始向量的起点指向末尾向量的终点的向量即为这n个向量的和 这称为向量求和的多边形法则 即 2 首尾顺次相接的若干向量求和 若构成一个封闭图形 则它们的和为0 知识点2向量加法的运算律观察图形 回答下列问题 问题1 向量加法的交换律中向量b可以是零向量吗 问题2 向量加法的平行四边形法则适合任意两个向量相加 这种说法对吗 问题3 向量加法的交换律和结合律对多个向量还成立吗 总结提升 1 对向量加法交换律的说明在图1中的平行四边形abcd中 则故a b b a 即向量加法满足交换律 当向量a b至少有一个为零向量时 交换律显然成立 当a b为非零向量且共线时 1 当a b同向时 向量a b与a同向 且 a b a b 向量b a与b同向 且 b a b a 故a b b a 2 当a b反向时 不妨设 a b a b与a同向 且 a b a b b a与a同向 且 b a a b 故a b b a 2 对向量加法的结合律的说明在图2中 所以 a b c a b c 从而 a b c a b c 即向量加法满足结合律 3 向量加法运算律的推广向量加法的交换律和结合律对多个向量仍然成立 恰当地使用运算律可以实现简化运算的目的 如在进行多个向量的加法运算时 可以按照任意的次序和任意的组合进行 如 a b c d a d b c 题型探究 类型一向量的加法及几何意义 典例 如图1 图2 图3所示 求作向量和 解题探究 典例图1中a与b有何关系 图2两向量相加可采用哪种方法进行 图3三向量相加可采用哪种方法进行 提示 图1中向量a与向量b共线 图2中两向量相加可采用三角形法则或平行四边形法则进行 图3中三向量相加可采用三角形法则或平行四边形法则进行 解析 如图中 1 2 所示 首先作 a 然后作 b 则 a b 方法一 三角形法则 如图 3 所示 作 a b 则 a b 再作 c 则 a b c 即 a b c 方法二 平行四边形法则 由于a b c不共线 如图 4 所示 在平面内任取一点o 作 a b 以为邻边作 oadb 则对角线 a b 再作 c 以为邻边作 oced 则 a b c 方法技巧 作向量和的法则选取策略 1 三角形法则可以推广到n个向量求和 作图时要求 首尾相连 即n个向量首尾相连的向量的和对应的向量是第一个向量的起点指向第n个向量的终点的向量 2 平行四边形法则只适用于不共线的向量求和 作图时要求两个向量的起点重合 3 当两个向量不共线时 两个法则实质上是一致的 三角形法则作出的图形是平行四边形法则作出的图形的一半 在多个向量的加法中 利用三角形法则更为简便 变式训练 如图 已知向量a b c 求作向量a b或a b c 解析 方法一 在平面内任意取一点o 作 a b 则 a b 如图1 方法二 在平面内任意取一点o 以oa ob为邻边作 oacb 且 a b 连接oc 则 a b 如图2 在平面内任意取一点o 如图3 作 a b c 则 a b c 误区警示 做向量相等时要注意使向量所在直线平行 模相等 即方向相同 模相等 不管平面内的点o选在何处 对于首尾相连的两个和向量 它的方向总是由第一向量的起点指向第二向量的终点 类型二向量加法及运算律 典例 1 设a 0 b是任意非零向量 则在下列结论中 a b a b a a b b a b a b a b a b 其中正确的序号为 2 化简下列各式 1 2 解题探究 1 典例1中解题的依据是什么 进行何种处理 提示 依据向量平行 向量加法及 a b 与 a b 的关系进行解答 2 典例2中 向量加法混合运算时 应该用向量加法的交换律和结合律变形出哪些形式 提示 向量相加首尾相接的形式 解析 1 因为a 0 所以0 b 正确 0 b b 正确 0 b 0 b 正确 答案 2 1 2 方法技巧 向量加法运算律的意义和应用原则 1 意义 向量加法的运算律为向量加法提供了变形的依据 实现恰当利用向量加法法则运算的目的 实际上 由于向量的加法满足交换律和结合律 故多个向量的加法运算可以按照任意的次序 任意的组合来进行 2 应用原则 利用代数方法通过向量加法的交换律 使各向量 首尾相连 通过向量加法的结合律调整向量相加的顺序 变式训练 如图 在平行四边形abcd中 1 2 3 解析 1 2 3 答案 类型三向量加法的实际应用 典例 1 作用在同一物体上的两个力f1 60n f2 80n 当它们的夹角为90 时 则这两个力的合力为 2 在静水中船的速度为20m min 水流的速度为10m min 如果船从岸边出发沿垂直于水流的航线到达对岸 求船行进的方向 解题探究 1 典例1中 求这两个力的合力的实质是什么 提示 求这两个力的合力就是求向量f1 f2 2 典例2中 水流速度及船实际航行的速度可用向量加法的什么法则 提示 因为航行方向与水流方向不共线 所以需要利用向量加法的平行四边形法则对有关向量进行运算 解析 1 如图所示 表示力f1 表示力f2 以oa ob为邻边作平行四边形oacb 则是f1和f2的合力 在 aoc中 60 80且oa ac 则即合力的大小为100n 答案 100n 2 作出图形如图 船速v船与岸的方向所成角度为 由图示可知v水 v船 v实际 结合已知条件 可知四边形abcd为平行四边形 在rt abc中 v水 10m min v船 20m min 所以cos 所以 60 即船行进的方向与水流方向成120 角 延伸探究 1 改变问法 若将本例2条件不变 则经过3小时 该船的实际航程是多少千米 解析 如图所示 表示水流速度 表示船在静水中的速度 则表示船的实际速度 则 0 6km h 1 2km h aob 120 则 cbo 60 又因为 aoc bco 90 所以 0 6km h 所以船的实际航程为0 6 3km 1 8km 2 改变问法 或本例2条件不变 改为若船沿垂直水流的方向航行 求船实际行进的方向的正切值 解析 如图所示 v水 v船 则表示实际速度 在rt abd中 tan bad 所以 船的实际行进的方向与水流的方向所成角的正切值为2 方法技巧 1 应用向量解决平面几何问题的基本步骤 1 表示 用向量表示有关量 将所要解答的问题转化为向量问题 2 运算 应用向量加法的平行四边形法则和三角形法则 将有关向量进行运算 解答向量问题 3 还原 根据向量的运算结果 结合向量共线 相等等概念回答原问题 2 与向量相关的实际问题的处理策略 1 力的合成是一类典型的向量求和问题 2 解题时先要根据题意作出相应的图形 再利用平行四边形或三角形知识解题 3 最后将向量问题还原为实际问题作答 补偿训练 在重300n的物体上系有两根绳子 这两根绳子在铅垂线的两侧 与铅垂线的夹角分别为30 60 如图 求重物平衡时 两根绳子拉力的大小 解析 在如图所示的平行四边形中 aoc 30 boc 60 在 aoc中 aco 60 cao 90 所以 cos30 n 所以与铅垂线成60 角的绳子拉力是150n 成30 角的绳子拉力是n 易错案例向量加法的应用 典例 小船以10km h的静水速度按垂直于对岸的方向行驶 同时河水的流速为10km h 则小船实际航行速度的大小为 km h 失误案例 错解分析 分析解题过程 你知道错在哪里吗 提示 错误的根本原因是误将船的实际速度看成了静水速加河水的流速 自我矫正 如图 设船在静水中的速度为v1 10km h 河水的流速为v2 10km h 小