向量的分解与向量的坐标运算
第二章 2.2.2向量的正交分解与向量的直角坐标运算

课 时
则(10,-5)=λ(3,2)+μ(-2,2)
栏 =(3λ,2λ)+(-2μ,2μ)=(3λ-2μ,2λ+2μ).
目
开 关
∴1-0= 5=3λ2-λ+2μ2μ
λ=1 ,解得μ=-72
,∴a=b-72c.
研一研·问题探究、课堂更高效
2.2.2
例 3 已知▱ABCD 的顶点 A(-1,-2),B(3,-1),C(5,6),
小结 待定系数法是最基本的数学方法之一,它的实质是先
将未知量设出来,再利用方程或方程组求解,把一个向量用
其他两个向量表示,这是常用方法.
研一研·问题探究、课堂更高效
2.2.2
跟踪训练 2 已知 a=(10,-5),b=(3,2),c=(-2,2),试用 b,
c 表示 a.
本 解 设 a=λb+μc (λ,μ∈R).
目
开
关
2.2.2
研一研·问题探究、课堂更高效
2.2.2
[典型例题]
例1 已知平面上三点A(2,-4),B(0,6),C(-8,10),求:
(1)A→B-A→C;(2)A→B+2B→C;(3)B→C-12A→C.
解 ∵A(2,-4),B(0,6),C(-8,10).
本 课
∴A→B=(0,6)-(2,-4)=(-2,10),
2.2.2
例 2 已知 a=(-2,3),b=(3,1),c=(10,-4),试用 a,b 表
示 c.
解 设 c=xa+yb,
本 则(10,-4)=x(-2,3)+y(3,1)
课 时
=(-2x+3y,3x+y),
栏 目 开
∴1-0= 4=-32x+x+y,3y,
关
解得 x=-2,y=2,∴c=-2a+2b.
向量的正交分解和坐标表示向量的坐标运算

向量减法
若向量a=(x1,y1),b=(x2,y2), 则向量a减去向量b的结果为
(x1-x2,y1-y2)。
向量的模长与夹角
向量的模长
向量a的模长记作|a|,定义为√(x^2+y^2)。
向量的夹角
若向量a=(x1,y1),b=(x2,y2),则向量a和b之间的夹角θ满足cosθ=a·b/|a||b|,其中"·"表示向量的点乘运 算。
向量在几何中的应用
描述点与点之间的位置关系
通过向量表示,可以清晰地描述点与点之间的 位置关系,如距离、角度等。
描述运动和变化
向量可以表示物体的运动和变化,如速度、加 速度等。
描述力
向量可以表示力的大小和方向,用于分析力的合成与分解。
向量在物理中的应用
描述速度和加速度
向量可以表示物体在直线运动中的速度和加速度。
2023
向量的正交分解和坐 标表示向量的坐标运 算
https://
REPORTING
2023
目录
• 向量的正交分解 • 向量的坐标表示 • 坐标表示向量的运算 • 向量的正交分解与坐标表示的应用
2023
PART 01
向量的正交分解
REPORTING
正交分解的定义
01
正交基底
在二维平面中,选取两个不共线的非零向量e1和e2作为基底,任何向量a都可以 表示为e1和e2的线性组合,即a=xe1+ye2。
向量的坐标运算
向量加法
若向量a=(x1,y1),b=(x2,y2), 则向量a和b的加法运算结果
为(x1+x2,y1+y2)。
向量数乘
实数k与向量a的数乘运算结果 为(kx,ky)。
第28讲-向量的分解与向量的坐标运算(解析版)

第28讲-向量的分解与向量的坐标运算(解析版)向量的分解与向量的坐标运算向量是线性代数中的重要概念,具有方向和大小的特点,可以表示物理量,也可以用于计算和解决各种数学问题。
本文将介绍向量的分解和向量的坐标运算,帮助读者更好地理解和应用向量。
一、向量的分解在空间中,一个向量可以分解成两个或三个互相垂直的分量,分别与坐标轴平行。
这种分解使得计算和研究向量更加方便。
下面以二维向量为例,介绍向量的分解方法。
设有一个向量a,它与坐标轴的夹角为a,长度为a。
将a的终点与a轴和a轴的交点分别连接,得到两个垂直于坐标轴的线段,分别为a·aaaa和a·aaaa。
这两个线段就是向量a在a轴和a轴上的分量。
根据三角函数的性质,可以得到以下计算向量分量的公式:aa = a·aaaaaa = a·aaaa通过这种分解方法,我们可以将一个平面向量分解成两个分量,通过分量运算更准确地描述向量的性质和特点。
二、向量的坐标运算向量的坐标运算是利用向量的分量进行加减、数乘等运算,从而得到新向量的过程。
下面我们来介绍向量的坐标运算的几个基本概念和方法。
1. 向量的加法向量的加法是指将两个向量进行相加,得到一个新向量的运算。
设有两个向量a和a,它们的分量分别为(aa, aa)和(aa, aa),则它们的和向量a+a的分量满足以下关系:(a + a)a = aa + aa(a + a)a = aa + aa通过向量的加法,我们可以将多个向量相加得到一个结果向量,用于描述物理量的合成和分解等问题。
2. 向量的数乘向量的数乘是指将一个向量与一个实数进行乘法运算,得到一个新向量的过程。
设有一个向量a和实数a,则向量a的数乘a的分量满足以下关系:(aa)a = a·aa(aa)a = a·aa通过向量的数乘,我们可以改变向量的大小和方向,用于描述变化、缩放等问题。
3. 向量的减法向量的减法是指将一个向量减去另一个向量,得到一个新向量的运算。
向量的正交分解与向量的直角坐标运算(1)

y
O
A
x
设 O C的 相 对 x轴 正 向 的 旋 转 角 为 , 则
tan 6 1 6
因 此 , 向 量 O A + O B的 方 向 偏 离 x 轴 正 方 向 为 arctan6, 长 度 等 于 37
a
b
y
30
0
答案:
2, 2
a
45
0
0
3 3 3 b , 2 2
o
30
c
x
c 2 3, 2
3.平面向量的坐标运算
1.已知a ( a1 , a 2 ) ,b ( b1 , b 2 ) ,求a + b,a - b. 解:a+b= ( a 1 e1 a 2 e 2 ) ( b1 e1 b 2 e 2 )
( a 1 b1 ) e1 ( a 2 b 2 ) e 2
即 同理
a + b ( a1 b1 , a 2 b 2 ) a - b ( a 1 b1 , a 2 b 2 )
两个向量和与差的坐标分别等于 这两向量相应坐标的和与差
2、已知
a ( a 1 , a 2 ) ,求 a
例 3 在 直 角 坐 标 系 x o y 中 , 已 知 点 A x1 , y 1 , 点 B x2 , y2 .求 线 段 AB 中 点 的 坐 标
解 : 设 点 M x , y 是 线 段 AB的 中 点 , 则
1 OM OA OB 2
得 arctan 6
高一数学人教B版必修4课件:2-2-1 向量的分解与向量的坐标运算

[解析]
设 c=xa+yb.
则 c = x(3e1 - 2e2) + y( - 2e1 + e2) = (3x - 2y)e1 + ( - 2x + y)e2=7e1-4e2.
3x-2y=7 ∵e1、e2 不共线,∴ -2x+y=-4 x=1 解;该平面内的任意 一个向量a都可用e1、e2线性表示,并且这 种表示方式是惟一的;对基底的选取不惟 一,只要是同一平面内的两个不共线向量 都可以作为一组基底;定理的证明,课本 中是用作图法证明了它的存在性,又用反 证法证明了它的惟一性.平面向量基本定 理为我们用坐标表示平面向量提供了理论 依据.
•(
• [解析] 平面α内任一向量都可写成e1与e2的
线性组合形式,而不是空间内任一向量, 故B不正确;对任意实数λ1、λ2,向量λ1e1+ λ2e2一定在平面α内;而对平面α中的任一向 量a,实数λ1、λ2是惟一的.
• 4.若a,b不共线,且λa+μb=0(λ,μ∈R),
则
•( • • • •
• 3 .如果 e1 、 e2 是平面 α 内所有向量的一组
基底,那么
•
•
• •
) A .若实数 λ1 、 λ2 ,使 λ1e1 + λ2e2 = 0 ,则 λ1 =λ2=0 B .空间任一向量 a 可以表示为 a = λ1e1 + λ2e2,这里λ1、λ2是实数 C.对实数λ1、λ2,λ1e1+λ2e2不一定在平面 α内 D .对平面 α中的任一向量 a ,使 a = λ1e1 + λ2e2的实数λ1、λ2的实数λ1、λ2有无数对
• 2.直线方程的向量参数式 • 与 P 、 A 、 B 三点共线的条件是完全一致
的.其中线段中点的向量表达式,在用向 量解决平面几何总是时会经常用到,要熟 练掌握. • 3.要正确理解基底的概念 • 向量的基底是指平面内不共线的向量,事 实上,若 {e1 , e2} 是基底,则必有 e1≠0 , e2≠0 , 且 e1 与 e2 不 共 线 . 如 {0 , e2} , {e1,2e1} , {e1 + e2,2e1 + 2e2} 等均不能构成 基底.
平面向量的正交分解及坐标表示

b
a
思考3:把一个向量分解为两个互相垂直
的向量,叫做把向量正交分解.如图,向 量i、j是两个互相垂直的单位向量,向量 a与i的夹角是30°,且|a|=4,以向量i、 j为基底,向量a如何表示?
B
P
a 2 3坐标系中,分别取与x轴、
y轴方向相同的两个单位向量i、j作为基底,
CD 2i 3 j
探究:平面向量的正交分解及坐标表示
思考1:不共线的向量有不同的方向,对 于两个非零向量a和b,作OA a,OB b, 如图.为了反映这两个向量的位置关系, 称∠AOB为向量a与b的夹角.你认为向量 的夹角的取值范围应如何约定为宜?
ab
B
b [0°,180°]
O aA
思考2:如果向量a与b的夹角是90°,则 称向量a与b垂直,记作a⊥b. 互相垂直 的两个向量能否作为平面内所有向量的 一组基底?
3.向量的坐标表示是一种向量与坐标 的对应关系,它使得向量具有代数意义. 将向量的起点平移到坐标原点,则平移 后向量的终点坐标就是向量的坐标.
作业: P102习题2.3B组:3,4.
对于平面内的一个向量a,由平面向量基本定
理知,有且只有一对实数x、y,使得 a=
xi+yj.我们把有序数对(x,y)叫做向量a
的坐标,记作a=(x,y).其中x叫做a在x轴上
的坐标,y叫做a在y轴 上的坐标,上式叫做向量 y
的坐标表示.那么x、y的
ya
几何意义如何?
j
x
Oi
x
平面向量的坐标表示
y 如图,i,j是分别与x轴,y轴方向相
D a
同的单位向量,若以i,j为基底,则
C
A
对于该平面内的任一向量a,
空间向量的标准正交分解与坐标表示

一、空间向量标准正交分解的过程 在给定的空间直角坐标系中, i, j , k为x轴, y轴, z轴 正方向上的单位向量, a是空间中的任意向量
z C
作OP a.
a
P
根据向量的加法运算, 有OP OA AD DP 根据向量共线定理OA xi, AD y j, DP zk
OB ( x2 , y2 , z2 ) x2 i y2 j z2 k AB OB OA ( x2 i y2 j z2 k ) ( x1i y1 j z1 k ) ( x2 x1 )i ( y2 y1 ) j ( z2 z1 )k 即向量AB的坐标为( x2 x1, y2 y1, z2 z1 )
空间向量的坐标表示
向量a在向量b上的投影
布置作业——自主探究
一、课本P34页练习题1、2 二、预习下一节《空间向量基本定理》导学提纲。
设单位向量i, j, k为标准正交基,b沿i, j, k a, 方向的标准正交分解分别为a =2i 3 j 4k, b 3i j.求a 的值. b
( x, y, z )叫做空间向量a的坐标.记作a ( x, y, z ). a ( x, y, z )叫做向量a的坐标表示.
在空间直角坐标系中, 点P的坐标为( x, y, z ), 向量OP的坐标也是( x, y, z ).
注: a的起点在坐标原点时, 当 a的终点的坐标 为( x, y, z ) a x y j z k a ( x, y, z ) i
向量 AB的起点A不在坐标原点时,向量 AB的坐标还是终点B的坐标吗?如果不是, 向量 AB的坐标是怎样的?
向量的正交分解与向量的直角坐标运算

3.设A(2, 3),B(5, 4),C(7, 10) 满足 设 , ,
AP = AB + λ AC
(1) λ为何值时 点P在直线 为何值时,点 在直线 在直线y=x上? 为何值时 上 (2)设点 在第三象限, 求λ的范围 设点P在第三象限 的范围. 设点 在第三象限 的范围 解: (1) 设P(x, y),则 , (2) 由已知
(x-2, y-3)=(3, 1)+λ(5, 7), 5λ+5<0,7λ+4<0 , - - 所以x=5λ+5,y=7λ+4. , 所以
1 解得λ 解得 = 2
所以λ<- 所以 -1.
2.设点 在平面上做匀速直线运动 速度向量 设点P在平面上做匀速直线运动 设点 在平面上做匀速直线运动,速度向量 设起始P(- 秒钟后点P 设起始 秒钟后点 v = (4, −3) ,设起始 -10,10), 则5秒钟后点 的坐标为( 的坐标为( ).
秒种后, 点坐标为 解:5秒种后,P点坐标为 秒种后 (-10, 10)+5(4, -3)=(10, -5). -
| OC |= 1 + 36 = 37
tan α = 6 α=arctan 6
例5.已知□ABCD的三个顶点 -2, 1)、B(-1, 已知 的三个顶点A(- 、 - 的三个顶点 3)、C(3, 4),求顶点 的坐标。 、 的坐标。 ,求顶点D的坐标 解:OD = OA + AD = OA + BC
说明: 说明: 两个向量的和与差的坐标等于两个向量的 相应坐标的和与差; 相应坐标的和与差; 数乘向量的积的坐标等与数乘以向量相应 坐标的积。 坐标的积。
已知A(x 的坐标. 例2.已知 1,y1),B(x2,y2),求向量 AB 的坐标 已知 求向量 解: AB = OB − OA =(x2,y2)-(x1,y1) - =(x2-x1,y2-y1)。 。 说明:一个向量的坐标等于向量终点的坐 说明:一个向量的坐标等于向量终点的坐 向量终点 始点的坐标 标减去始点的坐标。 标减去始点的坐标。
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§2.2向量的分解与向量的坐标运算
第一课时 平面向量基本定理
一、自主学习
1、平面向量基本定理
(1)定理:如果21e e 和是一个平面内的两个 的向量,那么该平面内的 a ,存在唯一的 a 1, a 2,使a = .
(2)基底与向量的分解
把 向量21,e e 叫做表示这一平面内所有向量的一组基底,记为
},{21e e 。
2211e a e a +叫做向量a 关于基底},{21e e 的分解式。
2、直线的向量参数方程式
(1)向量的参数方程
已知A ,B 是直线l 上的任意两点,O 是l 外一点(如上图所示),则对直线l 上 一点P ,一定存在惟一的一个实数t 与之对应,向量等式= ,反之,对每一个数值,在直线l 上都有 的一个点P 与对之对应,向量等于OP = + 叫做直线l 的向量参数方程式,其中实数t 叫做参变数,简称 。
(2)线段中点的向量表达式 在向量等式t t +-=)1(中,若t= ,则点P 是AB 的中点,且= 。
这是线段AB 的中点的向量表达式。
二、典例解析
中,M 、N 分别是边DC 、BC 的中点。
(1)求证:MN BD 21; (2)设b y a x MN b AD a AB +===且,,求x, y 的值。
三、小结
四、课后作业
1、下列三种说法:
①一个平面内只有一对不共线的非零向量可作为表示该平面内所有向的基底; ②一个平面内有无数对不共线的非零向量可作为表示该平面内所有向量的基底; ③零向量不可以作为基底中的向量。
其中正确的是( )
∥
A 、①②
B 、②③
C 、①③
D 、①②③
2、已知b n a m c +=,要使c b a ,,的终点在一条直线上(设c b a ,,有公共起点),
),(,R n m n m ∈需满足的条件是( )
A 、1-=+n m
B 、0=+n m
C 、1=-n m
D 、1=+n m
3、OC OB OA ,,的终点A ,B ,C 在一条直线上,且,
3CB AC -=设
q OB p OA ==,,r =,则以下等式成立的是( )
A 、q p r 2
321+-= B 、q p r 2+-= C 、q p r 2123-= D 、p q r
2+-= 4、设)(3,82),5(2
2b a b a b a -=+-=+=,则共线的三点是( ) A 、A ,B ,C B 、B ,C ,D C 、A ,B ,D D 、A ,C ,D
5、在△ABC 中,BC EF //,5
1=交AC 于F 点,设b AC a AB ==,,用b a ,表示向量BF 为 。
6、设M 、N 、P 是△ABC 三边上的点,它们使31,31,31===,若b a ==,,试用b a
,将,,表示出来。
§2.2向量的分解与向量的坐标运算
第二课时 向量的正交分解与向量的直角坐标运算
一、自主学习
1、(1)如果两个向量的 互相垂直,则称这两个向量互相垂直。
即向量垂直就是它们所在的直线互相垂直。
(2)如果平面向量基底的两个基向量互相 ,则称这个基底为正交基底,在正交基底下分解向量,叫做 。
(3)在直解坐标系内,分别取与x 轴和y 轴方向 的单位向量21,e e ,对任一向量,存在唯一的有序实数对(a 1, a 2),使得2211e a e a a +=
, 就
是向量a 在基底},{21e e 下的坐标,即),(21a a a = ,其中a 1叫做向量a 在x 轴上的坐标分量,a 2 叫做向量a 在y 轴上的坐标分量。
(4)向量的坐标:设点A(x, y), 则= ,符号(x, y )在直角坐标系中有双重意义,它既可以表示一个点,又可以表示一个向量,因此要加以区分,在叙述中,就要反映明点(x, y )或向量(x, y). 2、(1)设),(),,(2211y x b y x a == 则b a ±= ,即两个向量的和(差)的坐标,等于这两个向量的相应坐标的和(差);
若R ∈λ,则a λ= ,即数乘向量的积的坐标等于这
个实数与向量的相应坐标的积。
(2)若A (x 1, y 1), B(x 2, y 2), 则),(),(1122y x y x OA OB AB -=-== ,即向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点坐标减去始点坐标。
二、典例解析
例1、已知M (2,7)和A (6,3),若点P 在直线MA 上,且PA MP 3
1=
,求点P 的坐标。
例2、已知点O (0,0),A (1,2),B (4,5)及AB t OA OP +=,
(1)t 为何值时,P 在x 轴上?P 在y 轴上?P 在第二象限?
(2)四边形OABP 能否构成平行四边形?若能,求出相应的t 值;若不能,请说明理由。
三、小结
四、课后作业
1、已知向量)4,3(),3,2(),2,1(===c b a ,且b a c 21λλ+=,则21,λλ的值分
别为( )
A 、-2,1
B 、1,-2
C 、2,-1
D 、-1,2 2、设向量)2,1(),4,2(),3,1(--=-=-=c b a 。
若表示向量d c a c b a ),(2,24,4--的有向线段首尾相接能构成四边形,则向量d 为( )
A 、(2,6)
B 、(-2,6)
C 、(2,-6)
D 、(-2,-6)
3、若M 为△ABC 的重心,点D 、E 、F 分别为三边BC 、AB 、AC 的中点,则MC MB MA ++等于( ) A 、6 B 、6- C 、0 D 、6
4、已知向量集合),),4,3()2,1(|(R a a M ∈+==λλ R a a N ∈+--==λλ),5,4()2,2(|{,则N M 等于( )
A 、{(1,2)}
B 、)}2,2(),2,1{(--
C 、)}2,2{(--
D 、φ
5、已知)2
,2(,),cos ,(sin 21),4,1(),3,2(ππβαβα-∈=B A 且,则βα+= .
6、已知圆4)3()3(:22=-+-y x C 及点A (1,1),M 为圆C 上的任意一点,点N
在线段MA 的延长线上,且MA=2AN ,求点N 的轨迹方程。
§2.2向量的分解与向量的坐标运算
第三课时 用平面向量坐标表示向量共线条件
一、自主学习
两向量平行的条件
1、设),(),,(2121b b b a a a == ,则⇔b a // .
2、设),(),,(2121b b b a a a == ,如果向量b 不平行于坐标轴,即0,021≠≠b b ,则⇔b a
// 。
3、用语言可以表述为: 。
4、两个向量平行的条件是 。
二、典例解析 如果向量21212,2e m e BC e e AB +=-=,其中21,e e 分别是x 轴、y 轴正方向上的单位向量,试确定实数m 的值,使A 、B 、C 三点共线。
三、小结
四、课后作业
1、已知A 、B 、C 三点共线,且)2,5(),6,3(--B A ,若C 点的横坐标为6,则C 点的纵坐标为( )
A 、-13
B 、9
C 、-9
D 、13
2、已知向量)cos ,(sin ),4,3(αα==b a ,且b a //,则αtan 的值为( )
A 、43
B 、43-
C 、3
4 D 、34-
3、已知向量)1,(),21,8(x b x a == ,其中x>0,若)2//()2(b a b a +-,则x 值的为( )
A 、4
B 、8
C 、0
D 、2 4、已知向量)10,(),5,4(),12,(k k -===,且A 、B 、C 三点共线,则k=。
5、在直角坐标系xOy 中,已知点A (0,1)和点B (-3,4),若点C 在∠AOB 的平分线上,且2||=,则=OC 。
6、若三点A (2,2),B (a, 0),C (0, b )(0≠ab )共线,则
b
a 11+的值等于 。
7、已知点A (1,1),B (-1,5)及21,2,21-===,求点C 、D 、E 的坐标,并用共线向量的坐标形式判断向量,,,是否共线。