高中数学《3.1.4 空间向量的正交分解》课件 新人教A版选修21.ppt

理解空间向量基本定理 并能用基本定理解决一些几何问题 理解基底 基向量及向量的线性组合的概念 掌握空间向量的坐标表示 能在适当的坐标系中写出向量的坐标 3 1 4空间向量的正交分解及其坐标表示 课标要求 核心扫描 空间向量基本定理 重点 用基底表示已知向量 难点 在不同坐标系中向量坐标的相对性 易错点 1 2 3 1 2 3 空间向量基本定理定理 如果三个向量a b c不共面 那么对空间任一向量p 存在有序实数组 x y z 使得p 其中 a b c 叫做空间的一个 a b c都叫做 试一试 空间的基底是唯一的吗 提示由空间向量基本定理可知 任意三个不共面向量都可以组成空间的一个基底 所以空间的基底有无数个 因此不唯一 自学导引 1 xa yb zc 基底 基向量 空间向量的正交分解及其坐标表示 1 单位正交基底 三个有公共起点o的两两垂直的单位向量e1 e2 e3称为单位正交基底 2 空间直角坐标系 以e1 e2 e3的公共起点o为原点 分别以e1 e2 e3的方向为x轴 y轴 z轴的正方向建立空间直角坐标系o xyz 2 xe1 ye2 ze3 x y z p x y z 试一试 你能写出空间直角坐标系 坐标轴或坐标平面上的向量的坐标吗 基底的选择为了简便 在具体问题中选择基底时要注意两个方面 一是所选的基向量能方便地表示其他向量 二是各基向量的模及其夹角已知或易求 选定基底后 各基向量的系数组成的有序实数组就是向量在该基底下的坐标 同一基底下的向量运算可以简化为坐标进行 一般情况下 选的基底是单位正交基底 空间向量的正交分解及其坐标表示的理解 1 建立空间直角坐标系o xyz 分别沿x轴 y轴 z轴的正方向引单位向量i j k 则 i j k 叫做单位正交基底 单位向量i j k都叫做坐标向量 名师点睛 1 2 2 在空间直角坐标系中 已知任一向量a 根据空间向量分解定理 存在唯一实数组 a1 a2 a3 使a a1i a2j a3k a1i a2j a3k分别为向量a在i j k方向上的分向量 有序实数组 a1 a2 a3 叫做向量a在此直角坐标系中的坐标 可记作a a1 a2 a3 3 空间任一点p的坐标的确定 如图所示 过点p作面xoy的垂线 垂足为p 在面xoy中 过p 分别作x轴 y轴的垂线 垂足分别为a c 则 x p c y ap z pp 空间中一点p a b c 关于xoy面 xoz面 yoz面 x轴 y轴 z轴及坐标原点对称的点的坐标分别为p1 a b c p2 a b c p3 a b c p4 a b c p5 a b c p6 a b c p7 a b c 题型一基底的判断 若 a b c 是空间的一个基底 判断 a b b c c a 能否作为该空间的一个基底 思路探索 可先用反证法判断a b b c c a是否共面 若不共面 则可作为一个基底 否则不能作为一个基底 例1 解假设a b b c c a共面 则存在实数 使得a b b c c a a b b a c a b c 为基底 a b c不共面 规律方法判断三个向量a b c能否作为基底 关键是理解基底的概念 只有空间中三个不共面的向量才能构成空间向量的一个基底 判断a b c三个向量是否共面 常用反证法 即判断三个向量是否满足a b b 若满足则共面 若不满足则不共面 以下四个命题中正确的是 空间的任何一个向量都可用三个给定向量表示 若 a b c 为空间的一个基底 则a b c全不是零向量 如果向量a b与任何向量都不能构成空间的一个基底 则一定有a与b共线 任何三个不共线的向量都可构成空间的一个基底 解析因为空间中的任何一个向量都可用其他三个不共面的向量来表示 故 不正确 正确 由空间向量基本定理可知只有不共线的两向量才可以做基底 故 正确 空间向量基底是由三个不共面的向量组成的 故 不正确 答案 变式1 题型二用基底表示向量 例2 规律方法 1 空间中的任一向量均可用一组不共面的向量来表示 只要基底选定 这一向量用基底表达的形式是唯一的 2 用基底来表示空间中的向量是向量解决数学问题的关键 解题时注意三角形法则或平行四边形法则的应用 变式2 题型三求空间向量的坐标 例3 题后反思 根据空间向量基本定理 任一向量都可表示为基向量的线性关系式 三个基向量的对应系数即为向量在这个基底下