平面向量数乘运算及其几何意义
7.1.4平面向量的数乘
3a与a的方向相反 3a 3 a
一、向量的数乘运算的定义：
实数与向量a的积是一个确定的向量，记为 a,
其方向和长度规定如下： （1） a a ; （2） 当 0, a与a 的方向相同；当 0, a的方向与a的方向相反；当 0， a 0.
因为O分别为AC，BD的中点，所以 1 1 1 1 AO AC （a＋b）＝ a＋ b， 2 2 2 2 1 1 1 1 OD BD （b − a）＝ a＋ b， 2 2 2 2
AO、 OD 可以用向量a，b线性表示．
运用知识
强化练习
计算： （1）3(a − 2 b) − 2(2 a＋b)； （2）3 a − 2(3 a − 4 b)＋3(a − b)．
例1：计算下列各式
(1)(3) 4a (2)3(a b ) 2(a b ) a
(3)(2a 3b c ) (3a 2b c )
ad????b试用ab表示向量解ac????abbd????b?a因为o分别为acbd的中点所以1122????????aoac1212abab1122????????odbd12?12b?aab1212ab和12?12ab都叫做向量ab的线性组合或者说aood????????可以用向量ab线性表示
向量的减法
一、定义（利用向量的加法定义）。 二、几何意义（起点相同，由减向量的终点 指向被减向量的终点）。
向量的数乘
一、①λ
a 的定义及运算律 b=λa 向量a与b共线
②向量共线定理 (a≠0)
二、定理的应用： 1. 证明 向量共线 2. 证明 三点共线: AB=λBC A,B,C三点共线
平面向量的叉乘与应用
平面向量的叉乘与应用平面向量的乘法运算中，叉乘是一种重要的运算方式，通过叉乘，我们可以得到一个新的向量。
在几何学和物理学中，叉乘的应用非常广泛，本文将对平面向量的叉乘进行介绍，并探讨其在几何和物理问题中的应用。
一、平面向量的叉乘1. 定义平面向量的叉乘是指对于两个二维向量A和B，通过叉乘运算可以得到一个新的向量C。
其表示形式为C = A × B，叉乘的结果是一个垂直于A和B所在平面的向量。
2. 公式设A = (a₁, a₂) 和 B = (b₁, b₂) 是平面向量，其叉乘的结果C = (c₁, c₂) 可以通过以下公式计算得到：c₁ = a₁b₂ - a₂b₁c₂ = a₂b₁ - a₁b₂3. 几何意义通过平面向量的叉乘，我们可以得到一个新的向量C，该向量与A 和B所在平面垂直，并且其大小等于由A和B所张成的平行四边形的面积。
二、平面向量叉乘的性质1. 叉乘的交换律对于两个平面向量A和B，A × B = -B × A。
即叉乘的结果与向量的顺序有关，但方向相反。
2. 叉乘的分配律对于三个平面向量A、B和C，有(A + B) × C = A × C + B × C。
即叉乘可以进行分配和合并运算。
三、平面向量叉乘的应用1. 计算面积通过叉乘可以计算平面上由两个向量A和B所张成的平行四边形的面积。
面积等于叉乘结果C的模长的一半。
2. 判断共线若两个向量A和B的叉乘结果为零向量，则说明A和B共线。
3. 计算角度可以利用叉乘来计算两个向量之间的夹角。
设向量A和B的夹角为θ，则有A × B = |A| |B| sinθ，通过反三角函数可以得到夹角的大小。
4. 扭矩计算及旋转在物理学中，叉乘可以用来计算扭矩。
对于力F在向量r上的作用力矩M，有M = r ×F。
同时，叉乘还可以用于计算旋转的方向和大小。
5. 法向量计算在几何学中，通过叉乘可以计算平面上直线或曲线的法向量，法向量垂直于曲线所在平面。
向量数乘运算及几何意义
总结向量数乘的应用
向量数乘在物理学、工程学、计算机图形学等领 域有着广泛的应用，例如在物理中描述速度和加 速度的变化，在工程中实现机器人的运动控制等 。
向量数乘运算及几何 意义
目录
CONTENTS
• 引言 • 向量数乘运算的定义和性质 • 向量数乘运算的几何意义 • 向量数乘运算的应用 • 结论
目录
CONTENTS
• 引言 • 向量数乘运算的定义和性质 • 向量数乘运算的几何意义 • 向量数乘运算的应用 • 结论
01
引言
01
引言
主题简介
向量数乘运算
机器人学
在机器人学中，向量数乘运算用于描述机器人的运动轨迹 和姿态。例如，通过标量积运算可以计算机器人的关节角 度和速度。
图形处理
在计算机图形学中，向量数乘运算用于描述图像的变换和 旋转。例如，通过将像素坐标向量进行数乘运算，可以实 现图像的缩放、旋转和平移等操作。
在工程中的应用
控制系统分析
在工程控制系统中，向量数乘运算用于分析系统的动态特 性。例如，通过标量积运算可以计算系统的传递函数和稳 定性。
其中u、v是向量。
零向量与任意向量数乘结果 仍为零向量，即0 * v = 0。
标量乘法的单位元是1，即1 * v = v。
03
向量数乘运算的几 何意义
03
向量数乘运算的几 何意义
向量数乘的几何表示
标量与向量的点乘
标量与向量点乘的结果是一个标量，表示向量在标量作用下的伸缩倍数。
标量与向量的叉乘
平面向量数量积的概念及几何意义
平面向量数量积的概念及几何意义平面向量的数量积是指在平面上的两个向量之间进行的一种运算，也叫做点乘或内积。
数量积的结果是一个实数，表示两个向量之间的夹角的余弦值与两个向量长度的乘积。
平面向量的数量积可以通过向量的坐标表示进行计算，公式如下：将向量a的坐标表示为a=(a1,a2)将向量b的坐标表示为b=(b1,b2)则两个向量的数量积表示为a·b=a1*b1+a2*b2几何意义：1.夹角：数量积的大小与两个向量之间的夹角有关。
若两个向量夹角为锐角，则其数量积为正值；若夹角为钝角，则其数量积为负值；若夹角为直角，则其数量积为零。
这是因为余弦函数在0°~90°范围内是递增的，所以夹角越小，余弦值越大。
2.正交性：若两个向量的数量积为零，则它们相互垂直，即两个向量是正交的。
这表示两个向量的方向相互垂直，没有共线的分量。
这个性质在几何中非常重要，特别是在研究平面直角坐标系中的直线和曲线时。
3. 向量的投影：平面向量的数量积还可以用于计算向量在另一个向量上的投影。
两个非零向量a和b的数量积可以表示为a·b=，a，b，cosθ，其中，a，和，b，分别是向量a和b的长度，θ是a和b之间的夹角。
根据这个公式，可以得到向量a在向量b上的投影p的长度为p=，a，cosθ。
4.长度：向量本身的长度也可以通过数量积来计算。
一个非零向量a 的数量积a·a=，a，^2，其中，a，是向量a的长度。
这个公式也适用于负向量，只需要取绝对值即可。
所以，一个向量的长度等于它自身的数量积的平方根。
值得注意的是，数量积的结果是一个标量，而不是一个向量。
它只表示两个向量之间的关系，而不表示它们自身的性质。
数量积在解决几何问题、力学分析以及线性代数等领域中都有广泛的应用。
通过理解数量积的概念和几何意义，我们可以更好地应用向量进行问题的分析和解决。
高中数学第二章平面向量2.2平面向量的线性运算2.2.3向量数乘运算及其几何意义课件新人教A版必修
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2．本例(1)中，若点F为边AB的中点，设a＝D→E，b＝D→F，用a，b表示D→B. [解] 由题意ab＝＝A12→A→BB－－12AA→→DD，， 解得 AA→→BD＝＝4323aa－－2343bb，， 所以D→B＝A→B－A→D＝23a＋23b.
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A，B，D三点共线．
(2)先用共线向量定理引入参数λ得
→ AP
＝λ
→ AB
，再用向量减法的几何意义向
O→P＝xO→A＋yO→B变形，最后对比求x＋y.
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(1)A，B，D
[(1)∵
→ AB
＝e1＋2e2，
B→D＝
B→C＋
→ CD
＝－5e1＋6e2＋7e1－2e2＝
2(e1＋2e2)＝2A→B.
A [对于①，b＝－a，有a∥b； 对于②，b＝－2a，有a∥b； 对于③，a＝4b，有a∥b； 对于④，a与b不共线．]
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4．若|a|＝5，b与a方向相反，且|b|＝7，则a＝________b. 【导学号：84352202】
－57 [由题意知a＝－57b.]
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2．点C是线段AB靠近点B的三等分点，下列正确的是( )
A.A→B＝3B→C
B.A→C＝2B→C
C.A→C＝12B→C
D.A→C＝2C→B
D [由题意可知：A→B＝－3B→C；A→C＝－2B→C＝2C→B.故只有D正确．]
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3．如图2-2-27，在平行四边形ABCD中，对角线AC 与BD交于点O，A→B＋A→D＝λA→O，则λFra bibliotek________.
人教新课标A版高一数学《必修4》2.2.3 向量数乘运算及其几何意义
课后总结
1.实数与向量可以进行数乘运算，但不能进行加减运算， 例如 λ＋a，λ－a 是没有意义的． 2.λa 的几何意义就是把向量 a 沿着 a 的方向或反方向扩 a 大或缩小为原来的|λ|倍．向量 表示与向量 a 同向的单 |a| 位向量.
谢谢大家！
2 2 1 解：原式＝3(4a－3b)＋9b－6(6a－7b) 8 2 7 ＝ a－2b＋ b－a＋ b 3 9 6
8 2 7 5 11 ＝ 3－1 a＋ －2＋9＋6 b＝3a－18b
5 11 ＝ (3i＋2j)－ (2i－j) 3 18 10 11 11 34 71 ＝5i＋ 3 j－ 9 i＋18j＝ 9 i＋18j.
自我检测
→等 1.如图所示， D 是△ABC 的边 AB 上的中点， 则向量CD 于( B ) 1→ → A.BC＋2BA 1→ → C.－BC－2BA 1→ → B.－BC＋2BA 1→ → D.BC－2BA
1→ → → → → 解析 CD＝BD－BC＝2BA－BC.
2 1 2.设 a＝3i＋2j，b＝2i－j，试用 i，j 表示向量 [(4a－3b)＋ b－ 3 3 1 4(6a－7b)]．
小结 对数乘运算的理解，关键是对实数的作用的认识， λ>0 时，λa 与 a 同向，模是|a|的 λ 倍；λ<0 时，λa 与 a 反向， 模是|a|的－λ 倍；λ＝0 时，λa＝0.
跟踪训练 1 下面给出四个命题： ① 对于实数 m 和向量 a、b，恒有 m(a－b)＝ma－mb； ② 对于实数 m、n 和向量 a，恒有(m－n) a＝ma－na； ③ 若 ma＝mb(m∈R)，则有 a＝b； ④ 若 ma＝na (m，n∈R，a≠0)，则 m＝n. 其中正确命题的个数是( C ) A．1 B．2 C．3 D．4
平面向量的向量积的几何意义
平面向量的向量积的几何意义平面向量的向量积的几何意义主要体现在向量积的大小、方向和几何性质等方面。
向量积又称叉乘，是矢量积，是一种两个矢量叉乘获得第三个矢量的乘积运算。
在空间解析几何中，向量积得到的是一个垂直于原两个向量组成的平面的第三个向量。
向量积在几何上有许多应用，比如计算平行四边形的面积、计算三角形的面积等。
一、向量积的大小首先来看向量积的大小。
两个向量a和b的向量积a×b的大小等于a乘以b的模长和夹角θ的正弦值的乘积。
即|a×b| = |a| |b|sinθ。
这就是向量积大小的计算公式。
这个公式的含义是，向量积的大小与原来两个向量的模长和夹角有关。
如果a和b平行，则sinθ=0，向量积的大小为0，说明两个平行向量的向量积是一个零向量。
二、向量积的方向其次是向量积的方向。
向量积a×b的方向垂直于a和b所在的平面，并且满足右手定则。
右手定则是这样的，右手握住a，让四指指向b，竖起的大拇指所指的方向就是a×b的方向。
这就是向量积的方向规律。
根据右手定则可以轻松求得向量积的方向。
三、向量积的几何意义最后是向量积的几何意义。
向量积在几何中有着广泛的应用。
比如，求解平行四边形的面积。
设平行四边形的两条边为a和b，则平行四边形的面积为|a×b|。
又比如，求解三角形的面积。
设三角形的两条边为a和b，则三角形的面积为1/2 |a×b|。
这两个应用都利用到了向量积的大小和方向的性质。
综上所述，平面向量的向量积具有重要的几何意义，可以帮助我们求解各种几何问题。
通过计算向量积的大小和方向，可以方便地求解平行四边形、三角形等图形的面积，提高几何问题的解题效率。
向量积是空间解析几何中一个重要的概念，有着广泛的应用价值。
通过深入理解向量积的几何意义，可以更好地应用向量积解决实际问题，提高数学解题能力。
平面向量数乘的定义
平面向量数乘的定义
平面向量数乘是一种二维向量的运算，是将两个二维向量的模长分别乘以对应的夹角的余弦值得到的结果。
由于它是一种特殊的矩阵乘法，所以也称为“矩阵乘号”或“向量乘号”。
平面向量数乘可用来计算两个向量的内积。
它可以说明这两个向量的贡献程度，可以用来衡量它们之间的相关性，从而决定是否有必要进行矩阵乘法运算。
通常用来计算空间向量的范数、求空间向量的夹角以及求解一元二次方程。
此外，平面向量也可以用于解决一些特殊的几何问题：如求解圆的面积、求解三角形的面积、求解平面上的三角形的外接圆等。
数学的定义是：平面向量数乘是把向量a与向量b的模长分别乘以对应的夹角cosθ，即a·b = |a|·|b|·cosθ，其中|a|和|b|表示向量a 和向量b的模长，而θ表示向量a和向量b夹角的余弦值。
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1.向量加法三角形法则: 特点:首尾顺次连，起点 指终点
C
2.向量加法平行四边形法则:
特点:起点相同,对角为和
B
a
a b b
ab
A
b
C
b
A
a
B
O
a
3.向量减法三角形法则:
特点：平移同起点，方向指被减
a
b
b
B
O
a
BA a b
A
作一作，看成果
已知非零向量 a ,作出 a a a ,你能发现什么？ a 3a与 a 方向相同 a a a O 3a 即 3a A C B 3a
(a) (a) (a) 类比上述结论，
a
3(2a )
b a
2(a b ) 2a 2b
3(2a ) = 6 a
a b
2a 2b
2b
2a
向量的数乘运算满足如下运算律：
，是实数，
（1）（ a ) ( )a;
(2)( )a a a; (3) ( a b ) a b .
(3)(2a 3b c ) (3a 2b c )
a 5b 2c
书本P90,练习5
练一练:
思考:
(1)若b a(a 0),则a, b位置关系如何 ?
b // a
成立
(2)若b // a(a 0),则b a是否成立?
共线定理 (a≠0)
b=λa
向量a与b共线
二、定理的应用： 1. 证明 向量共线 2. 证明 三点共线: AB=λBC 且有公共点Ｂ 3. 证明 两直线平行: AB=λCD AB∥CD
A,B,C三点共线
AB与CD不在同一直线上
直线AB∥直线CD
书本P91，A组，9,10
a
a
a
N
M
Q
P
3a
又如何呢？ 方向相反 3a 与 a 即 3a 3 a
一般地，我们规定实数λ 与向量 a 的积是一个向量， 这种运算叫做向量的数乘，记作 a ，它的长度和方向
规定如下：
（1）
| a || || a |;
的方向相同； 的方向相反。
C E
AE AD DE 解：
A B D
3AB 3BC
3 AB BC
3 AC
∴ AC 与 AE 共线．
例3.如图，已知任意两个向量 a、 b ，试作OA a b, OB a 2b, OC a 3b. 你能判断A、B、C三点之
例5.如图，平行四边形ABCD的两条对角线相交于点M，且
b 来表示MA AB a, AD b ，你能用 a 、 、 MB、 MC 和 MD
D M C
。
b
A
a
B
练一练: 书本P92,11题
C
D
① ② ④
间的位置关系吗？为什么？
C
a
b
3b 2b b
B
A
a
O
总结:
证明三点共线的方法:
AB=λBC
且有公共点Ｂ
A,B,C三点共线
已知两个非零向量e1和e2不共线，如果 AB 2e1 3e2， BC 6e1 23e2， CD 4e1 8e2， 求证 : A、B、D三点共线.
设 e , e 是两个不共线的向量， AB 2e ke , CB e 3e , 1 2 1 2 1 2 ，若 A 、 B 、 D 三点共线，求 k 的值 . CD 2e1 e2
B组,3
（2）当 0时， 的方向与 a a 当 0时， a 的方向与 a
特别的，当 0 时， a 0.
练一练: 书本P90,练习2,3
(1) 根据定义，求作向量3(2a)和(6a) (a为非零向量)，并进行比较。 (2) 已知向量 a,b，求作向量2(a+b)和2a+2b， 并进行比较。
向量共线定理：
向量a (a 0)与b共线, 当且仅当有唯一一个实数 , 使b a.
即a与b共线
b a (a 0)
思考:1) a 为什么要是非零向量?
2) b 可以是零向量吗?
练一练:
书本P90,练习4
例2 如图，已知AD=3AB，DE=3BC， 试判断AC与AE是否共线。
特别地:（ ） a a a b a b
向量的加、减、数乘运算统称为向量的线性运算
例1、计算下列各式
(1)(3) 4a 12a (2)3(a b ) 2(a b ) a 5b