空间向量的数量积运算
高二数学选修2-1第三章空间向量的数量积运算知识点
高二数学选修2-1第三章空间向量的数量积运算知识点高二数学向量的数量积是《向量》这一章的重要内容，下面是店铺给大家带来的高二数学选修2-1第三章空间向量的数量积运算知识点，希望对你有帮助。
高二数学空间向量的数量积运算知识点定义：两个非零向量的夹角记为〈a，b〉，且〈a，b〉∈[0，π]。
定义：两个向量的数量积(内积、点积)是一个数量，记作a·b。
若a、b不共线，则a·b=|a|·|b|·cos〈a，b〉;若a、b共线，则a·b=+-∣a∣∣b∣。
向量的数量积的坐标表示：a·b=x·x'+y·y'。
向量的数量积的运算率a·b=b·a(交换率);(a+b)·c=a·c+b·c(分配率);向量的数量积的性质a·a=|a|的平方。
a⊥b 〈=〉a·b=0。
|a·b|≤|a|·|b|。
向量的数量积与实数运算的主要不同点1、向量的数量积不满足结合律，即：(a·b)·c≠a·(b·c);例如：(a·b)^2≠a^2·b^2。
2、向量的数量积不满足消去律，即：由a·b=a·c (a≠0)，推不出b=c。
3、|a·b|≠|a|·|b|4、由 |a|=|b| ，推不出 a=b或a=-b。
高中数学学习方法(1)记数学笔记，特别是对概念理解的不同侧面和数学规律，教师在课堂中拓展的课外知识。
记录下来本章你觉得最有价值的思想方法或例题，以及你还存在的未解决的问题，以便今后将其补上。
(2)建立数学纠错本。
把平时容易出现错误的知识或推理记载下来，以防再犯。
争取做到：找错、析错、改错、防错。
达到：能从反面入手深入理解正确东西;能由果朔因把错误原因弄个水落石出、以便对症下药;解答问题完整、推理严密。
空间向量的数量积运算公式
空间向量的数量积运算公式
空间向量的数量积公式是λa·b=a·λb，空间中具有大小和方向的量叫做空间向量，向量的大小叫做向量的长度或模。
规定长度为0的向量叫做零向量，记为0，模为1的向量称为单位向量。
与向量a长度相等而方向相反的向量，称为a的相反向量。
记为-a方向相等且模相等的向量称为相等向量。
三个坐标面把空间分成八个部分，每个部分叫做一个卦限。
含有x轴正半轴、y 轴正半轴、Z轴正半轴的卦限称为第一卦限，其他第二、三、四卦限，在xoy 面的上方，按逆时针方向确定。
在第一、二、三、四卦限下面的部分分别称为第五、六、七、八卦限。
基本定理
1、共线向量定理
两个空间向量a，b向量（b向量不等于0），a∥b的充要条件是存在唯一的实数λ，使a=λb。
2、共面向量定理
如果两个向量a，b不共线，则向量c与向量a，b共面的充要条件是：存在唯一的一对实数x，y，使c=ax+by。
3、空间向量分解定理
如果三个向量a、b、c不共面，那么对空间任一向量p，存在一个唯一的有序实数组x，y，z，使p=xa+yb+zc。
任意不共面的三个向量都可作为空间的一个基底，零向量的表示唯一。
数学《空间向量的数量积运算》
向量在三维空间中的方向
总结词
向量方向对数量积运算结果具有重要影响。
详细描述
在三维空间中，两个向量的数量积不仅与它们的长度和夹角有关，还与它们之间的方向关系有关。如 果两个向量方向相同或相反，它们的数量积将有不同的结果。
04 空间向量数量积运算的应 用
在物理中的应用
力的合成与分解
通过空间向量的数量积运算，可以方便地计算出力的合成与分解 结果，从而解决力学问题。
对未来研究的展望
• 展望：随着数学和物理学的发展，空间向量的数量积运算将继续发挥重要的作用。未来研究可以进一步探讨数量积运算的 性质和规律，例如探索数量积与其他向量运算之间的关系、数量积运算的几何意义等。此外，随着科技的发展，新的应用 领域将不断涌现，需要进一步拓展空间向量数量积运算的应用范围，例如在人工智能、数据分析和图像处理等领域的应用。 同时，随着数学教育的发展，如何更好地教授空间向量的数量积运算，提高学生对这一概念的理解和应用能力，也是未来 研究的一个重要方向。
速度和加速度的计算
在运动学中，空间向量的数量积运算可以用于计算速度和加速度， 帮助我们理解物体运动规律。
电磁学中的场强计算
在电磁学中，通过空间向量的数量积运算可以计算出电场强度和磁 场强度，进一步研究电磁场性质。
在工程中的应用
结构分析
在土木工程和机械工程中，空间 向量的数量积运算可以用于结构
分析，如计算应力和应变等。
数学《空间向量的数量积运算》
contents
目录
• 引言 • 空间向量的数量积运算性质 • 空间向量数量积运算的几何意义 • 空间向量数量积运算的应用 • 总结与展望
01 引言
空间向量的数量积运算的定义
定义
第02讲 空间向量的数量积运算(4种类型)
2023暑假新高二第02讲空间向量的数量积运算（4种类型）2023.08【知识梳理】一、空间向量的数量积1．两个向量的数量积．已知两个非零向量a、b，则|a|·|b|cos 〈a，b〉叫做向量a 与b 的数量积，记作a·b，即a·b=|a|·|b|cos 〈a，b〉．要点诠释：（1）由于空间任意两个向量都可以转化为共面向量，所以空间两个向量的夹角的定义和取值范围、两个向量垂直的定义和表示符号及向量的模的概念和表示符号等，都与平面向量相同．（2）两向量的数量积，其结果是数而非向量，它的值为两向量的模与两向量夹角的余弦的乘积，其符号由夹角的余弦值决定．（3）两个向量的数量积是两向量的点乘，与以前学过的向量之间的乘法是有区别的，在书写时一定要将它们区别开来，不可混淆．2.空间向量数量积的性质设,a b是非零向量，e 是单位向量，则①||cos ,a e e a a a e ⋅=⋅=<>；②0a b a b ⊥⇔⋅=；③2||a a a =⋅ 或||a = ④cos ,||||a b a b a b ⋅<>=⋅；⑤||||||a b a b ⋅≤⋅ 3．空间向量的数量积满足如下运算律：（1）（λa）·b=λ（a·b）；（2）a·b=b·a（交换律）；二、空间两个向量的夹角．1.定义：已知两个非零向量a、b，在空间任取一点D，作OA a = ，OB b = ，则∠AOB 叫做向量a 与b 的夹角，记作〈a，b〉，如下图。
根据空间两个向量数量积的定义：a·b=|a|·|b|·cos〈a，b〉，那么空间两个向量a、b 的夹角的余弦cos ,||||a ba b a b ⋅〈〉=⋅。
要点诠释：1.规定：π>≤≤<b a ,02.特别地，如果0,>=<b a ，那么a 与b 同向；如果π>=<b a ,，那么a 与b 反向；如果090,>=<b a ，那么a 与b 垂直，记作b a ⊥。
空间向量的数量积
空间向量的数量积空间向量的数量积，又称为内积或点积，是向量分析中的重要概念。
它表示了两个向量之间的相似程度，并且在许多领域中都有广泛的应用。
本文将探讨空间向量的数量积的性质、计算方法以及其在几何和物理中的应用。
一、定义和性质在三维空间中，设有两个向量A和B，它们的数量积定义为A·B=|A||B|cosθ，其中|A|和|B|分别表示向量A和B的模长，θ表示它们之间的夹角。
可以看出，数量积是一个标量，没有方向，只有大小。
数量积具有以下性质：1. A·B=B·A，即数量积的顺序不影响结果；2. A·A=|A|^2，即向量A与自身的数量积等于它的模长的平方；3. 若A·B=0，则A与B垂直。
二、计算方法根据定义，我们可以通过向量的坐标或分量来计算数量积。
设A=(x1, y1, z1)和B=(x2, y2, z2)，则有A·B=x1x2+y1y2+z1z2。
三、几何意义空间向量的数量积在几何中有重要的意义。
首先，两个非零向量的数量积等于它们的模长的乘积与夹角的余弦值的乘积。
通过计算数量积，我们可以判断两个向量之间的夹角大小，进而判断它们的相似程度。
此外，数量积还可以用来计算向量的投影。
设A为原点O到点P的向量，B为另一向量，其数量积A·B表示向量A在B方向上的投影长度。
这个概念在物理学中有广泛的应用，例如计算物体沿斜面下滑时的加速度分量等。
四、物理应用数量积在物理学中的应用非常广泛。
以力学为例，根据牛顿第二定律，物体受到的力可以表示为F=mA，其中F为力，m为物体的质量，A为物体的加速度。
如果我们知道物体的初速度v0和终速度v，可以计算出加速度A=(v-v0)/t，其中t为时间。
然而，如果我们只知道物体在运动过程中所受到的力F以及物体的速度v，我们也可以通过数量积计算出它们之间的夹角θ，进而得到加速度A=|F|cosθ/m。
此外，在电磁学中，数量积也有重要的应用。
3.1.3 空间向量的数量积运算(一)
a、 b a b cos a , b 叫做 a 、 b 的数量积,记作 a b 即 a的数量积 已 知 空 间 两 个 非 零 向 量
, 则 .
注:①两个向量的数量积是数量，而不是向量. ②规定:零向量与任意向量的数量积等于零.
课堂练习
1. 已 知 a 2 2 , b 2 2 ,a b
2
,
则a 与b
135 的夹角大小为_____.
0, b 0
2.判断真假: 1)若 a b 0 , 则 a
2) (a b ) c a (b c ) 2 2 2 3) p q ( p q) 2 2 4) p q p q p q
(4)空间向量的数量积满足的运算律
⑴、⑵是显然成立的 思考：你能证明分配律成立吗？
另外 a b a 及a b 0 ¿ c ¿ b c a 0或 b 0
练习运算
数量积不满足结合律即 （a b ) c a ( b c ) 注意：
A'
B'
D C
4 3 5 2 ( 0 1 0 7 .5 )
2 2 2
A B
85 | A C |
85
空间向量的数量积运算(一)
引 入 数量积运 算定义 课堂练习
思考1数量 积的性质
思考2数量 积的运算律
空间向量的数量积运算(一)
F
S
W= |F| |s| cos
根据功的计算,我们定义了平面两向量的 数量积运算.一旦定义出来,我们发现这种运 算非常有用,它能解决有关长度和角度问题.
空间向量的数量积运算
(1)三垂线定理及其逆定理中都出
现了四条线AB，AC，BC，l，
定理中所描述的是AC(斜线)、
已知：如图，PO,PA分别是平面α的垂线，斜线,AO
是PA在平面α内的射影，l ,且l OA,求证 : l PA.
r
uuur uuur
证明：如图，在直线l上取向量a,同时取向量PO, OA.
因为l OA,所以a •OA 0. 因为PO ,且l ,所以l PO,
P
O
Al
α
a
因此a • PO 0
一、两个向量的夹角
两条相交直线的夹角是指这两条直线所成的锐角或直角，即取值范围是 (0°,90°],而向量的夹角可以是钝角,其取值范围是[0°,180°]
二、两个向量的数量积
注意： (1)两个向量的数量积，其结果是个数量，而不是向量，它的值 为两向量的模与两向量夹角的余弦的乘积，其符号由夹角的余 弦值决定． (2)两个向量的数量积是两个向量之间的一种乘法，与以前学过 的数的乘法是有区别的，因此我们书写向量的数量积时，只能 用符号a·b，而不能用a×b，也不能用ab．
证明：
四、空间向量数量积的运算律
与平面向量一样，空间向量的数量积满足如下运算律：
向量数量积的运算适合乘法结合律吗? 即(a•b)c一定等于a(b·c)吗?
已知空间向量a，b满足|a|=4，|b|=8，a与b的夹角是150°， 计算：(1)(a+2b)·(2n-b)；(2)|4a一2b|．
空间向量的数量积运算ppt课件
充要条件可知，存在唯一的有序实数对(x,y)，使 g xm yn .
将上式两边分别与向量 l 作数量积运算，得
l
g
l g xl m yl n.
n
l m 0, l n 0
l g 0即l g
m
g
l g
这就证明了直线l垂直于平面内的任意一条直线
当a与c不共线时, ( a b )c a( b c )
因此, ( a b )c a( b c )不一定成立。
结论: 数量积①不可约分、 ②不可作商、 ③不满足结合律。
典例解析
例2 如图示, 在平行六面体ABCD-A′B′C′D′中, AB=5, AD=3, AA′=7, ∠BAD=60°,
a
a
a
c
(1)
A
a
b
B
a
c
(2)
a
A
c B
l
(3)
如 图 （ 3 ）向
, 量 a向 平 面 投 影 , 就 是 分 别 由 向 量 a的 起 点 A 和 终 点 B 作 平 面 的 垂 线 ,
垂 足 分 别 为 A , B , 得 到 向 量 A B , 向 量 A B 称 为 向 量 a 在 平 面 上 的 投 影 向 量 .
2
2
2
CA AB BD 2(CA AB CA BD AB BD )
c 2 a 2 b 2 2(0 0 0)
c 2 a 2 b2
CD c 2 a 2 b2
A
b
a
B
D
巩固练习
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人
教
的夹角．
A
版
数
[解析] cos〈a，b〉＝|aa|··b|b|＝
a2＝a·a＝|a|2＝9；
b2＝b·b＝|b|2＝16；
人
教
A
(a＋2b)·(a－b)＝a2＋a·b－2b2＝9＋6 3－32
版 数
学
＝6 3－23.
[点评] 由于内积满足分配律，故可象多项式乘以多 项式一样展开.
第三章 空间向量与立体几何
[例 2] 已知|a|＝2 2，|b|＝ 22，a·b＝ 2，求 a 与 b
第三章 空间向量与立体几何
向量a、b之间的夹角为30°，且|a|＝3，|b|＝4，则
a·b＝________，a2＝________，b2＝________，(a＋
2b)·(a－b)＝________.
人 教
A
版
数
学
第三章 空间向量与立体几何
[解析] a·b＝|a||b|cos〈a，b〉＝3×4×cos30°＝6 3；
(4)B→F·C→E＝12(B→D＋B→A)·12(C→B＋C→A)
＝14[B→D·(－B→C)＋B→A·(－B→C)＋B→D·C→A＋B→A·C→A]
人
教
＝14[－B→D·B→C－B→A·B→C＋(C→D－C→B)·C→A＋A→B·A→C]
A 版 数
学
＝14[－12－12＋12－12＋12]＝－18.
人 教
A
版
数
学
第三章 空间向量与立体几何
[分析] 求向量后据定义进行计算，特别
注意 a 与 b 的夹角是其方向的夹角．如〈B→D，D→C〉＝120°， 人 教
A
易错写成〈B→D，D→C〉＝60°.
版 数
学
第三章 空间向量与立体几何
[解析] (1)E→F·B→A＝12B→D·B→A＝12|B→D|·|B→A|cos〈B→D，B→A〉
记〈a，b〉＝θ，a、b都是非零向量．
①a∥b时，θ＝0或π，θ＝0时，a与b同向；
θ＝π时，a与b反向．
第三章 空间向量与立体几何
③θ为锐角时，a·b>0，但a·b>0时，θ可能为0；θ为
钝角时，a·b<0，但a·b<0时，θ可能为π.
人 教
A
④|a·b|≤|a|·|b| ， 特 别 地 ， 当 θ ＝ 0 时 ， a·b ＝
版 数
学
|a|·|b|，当θ＝π时，a·b＝－|a|·|b|.
⑤对于实数a、b、c，若ab＝ac，a≠0，则b＝c；对于
向量a、b、c，若a·b＝a·c，a≠0，却推不出b＝c，只能
得出a⊥(b－c)．
⑤a·b＝0 a＝0或b＝0，a＝0时，一定有a·b＝0.
第三章 空间向量与立体几何
⑥三个不为零的三个实数a、b、c，有(ab)c＝a(bc)成立，
但对于三个向量a、b、c，(a·b)·c≠a·(b·c)，因为a·b
是一个实数，(a·b)c是与c共线的向量，而a(b·c)是与a共
线的向量，a与c却不一定共线．
人 教
A
与平面上两个向量的数量积一样，空间两个向量的数
版 数
学
量积也具有如下性质．
1°a⊥b⇔a·b＝0.用于判断两向量是否垂直．
2°|a|2＝a·a用于求向量的模．
3°|a·b|≤|a||b|用于判断或证明不等式．
第三章 空间向量与立体几何
人 教 A 版 数 学
第三章 空间向量与立体几何
1．已知两个非零向量a、b，在空间任取一点O，作
，则角 ∠AOB 叫做向量a与b的夹角，
记作〈a，b〉．
通常规定0°≤〈a，b〉≤180°，且〈a，b〉＝〈b，
人 教
A
a〉
＝12×1×1×cos60°＝14.
人
(2)E→F·B→D＝12|B→D|·|B→D|cos〈B→D，B→D〉
教 A 版 数
学
＝12×1×1×cos0°＝12.
(3)E→F·D→C＝12B→D·D→C＝12|B→D|·|D→C|cos〈B→D，D→C〉＝12
×1×1×cos120°＝－14.
第三章 空间向量与立体几何
第三章 空间向量与立体几何
人 教 A 版 数 学
第三章 空间向量与立体几何
人 教 A 版 数 学
第三章 空间向量与立体几何
1．知识与技能
掌握空间两个向量的夹角，两个向量互相垂直的概念
及表示方法．
掌握两个向量的数量积的概念、计算方法以及运算
人 教
A
律．
版 数
学
2．过程与方法
能够初步运用空间向量的数量积，来研究空间线面的
直．
三垂线定理的逆定理：
人 教
A
在平面内的一条直线，如果和这个平面的一条斜线垂
版 数
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直，那么它也和 这条斜线在平面内的射影 垂直．
即与斜线垂直⇔与射影垂直．
第三章 空间向量与立体几何
人 教 A 版 数 学
第三章 空间向量与立体几何
[例1] 如图所示，已知空间四边形ABCD的每条边和
对角线长都等于1，点E，F分别是AB，AD的中点，计算
人 教 A 版 数 学
第三章 空间向量与立体几何
1．由于空间任意两个向量都可转化为共面向量，所以
空间两个向量的夹角的定义和取值范围、两个向量垂直的
定义和表示及向量的模的概念和表示等，都与平面向量相
同．
人 教
A
2．要准确理解两向量夹角的概念，它和两直线夹角是
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不同的，它与向量的方向有关，其取值范围是[0，π]．
垂直关系．
了解三垂线定理及其逆定理．
第三章 空间向量与立体几何
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第三章 空间向量与立体几何
重点：理解掌握两个向量的夹角，两个向量的数量积
的概念，理解两个向量的数量积的计算方法、运算律及应
用．
难点：两个向量数量积的几何意义以及把立体几何问
人 教
A
题转化为向量计算问题．
版 数
学
第三章 空间向量与立体几何
版 数
学
如果〈a，b〉＝ 90° ， 则 称 a 与 b 互 相 垂 直 ， 记 作
a⊥b.
第三章 空间向量与立体几何
2．空间两个非零向量a、b，a·b＝|a||b|cos〈a，b. 〉 叫做向量a、b的数量积(或内积)．
同平面向量一样，空间两个向量的数量积是一个实数，
空间两个向量的数量积也具有如下性质：
人 教
A
(1)a⊥b⇔ a·b＝0 ；
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(2)|a|2＝ a·a ；
空间两个向量的数量积同样满足如下运算律：
(1)(λa)·b＝ λ(a·b) ；
(2)a·b＝ b·a
；(交换律)
(3)(a＋b)·c＝ a·c＋b·c (分配律)．
第三章 空间向量与立体几何
3．三垂线定理：在平面内的一条直线，如果和这个平 面的 一条斜线的射影 垂直，那么它也和这条斜线垂