空间向量的数乘运算(一)
3.1.2空间向量的数乘运算（一） ------共线向量和共面向量
雷店高中 佘佳
【教学目标】
知识目标：理解共线向量定理和共面向量定理及它们的推论；
掌握空间直线、空间平面的向量方程和线段中点的向量公式．
能力目标：培养学生的空间想象能力；
培养学生的类比思想、转化思想；
培养学生探讨、研讨、综合自学应用能力； 培养学生空间向量的应用意识。 【教学重点】：共线、共面定理及其应用． 【教学难点】：共面定理的证明及应用 【教学方法】：问题探究式，启发引导式。 【课时安排】：一课时 【教学过程】： 一、引入新课
提出问题：平面向量的数乘运算的意义、性质、满足什么条件。由同学们互相交流，讨论，教师引导，并得出结果。 二 、新课讲解
思考：能否直接推广到空间向量，？空间向量的数乘运算的定义，方向，大小，运算律是怎样的？
利用道具和动画演示向量的平移，指出空间中任何两个向量都可以平移到同一个平面当中来，并指出任何两个空间向量的问题都可以用平面向量的结论来完成。并引出空间向量的数乘运算以及它的运算律。
思考：1.空间中任意两个向量共面吗？
2.两个向量贡献的充要条件是什么？能否推广到空间向量呢？
3.空间中三点共线上的充要条件是什么? （1）．共线（平行）向量：
如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些向量叫做共线向量或平行向
量。读作：a
平行于b ，记作：//a b ．
2．共线向量定理：
对空间任意两个向量,(0),//a b b a b ≠ 的充要条件是存在实数λ，使a b λ=
（λ唯一）．
由此可判断空间中两直线平行或三点共线问题
推论：如果l 为经过已知点A ，且平行于已知向量a
的直线，那么对空间任一点O ， 点P 在直线l 上的充要条件是存在实数t ，满足等式a t OA OP += ①，
其中向量a
叫做直线l 的方向向量。
在l 上取A B a =
，则①式可化为O P O A t A B =+ 或(1)O P t O A t O B =-+ ②
a
l
P
B
A
当1
2t =时，点P 是线段A B 的中点，此时1()2
O P O A O B =+
③
①和②都叫空间直线的向量表示式，③是线段A B 的中点公式． （1）空间任意一直线由空间一点及直线的方向向量唯一确定； （2）利用（2）式可以判定空间任意三点A 、B 、P 共线。
（有三种方式：O P O A t A B =+ ，(1)O P t O A t O B =-+
，PB AP λ=）
练习1.对于空间任意一点O ，下列命题正确的是：
A.若 ，则P 、A 、B 共线
B.若 ，则P 是AB 的中点
C.若 ，则P 、A 、B 不共线
D.若 ，则P 、A 、B 共线
思考：1.怎样的向量叫做共面向量？空间中三个向量共面吗？
2.平面向量的基本定理是什么？能否推广到空间向量呢？共面向量定理能帮我们解决空间中的那类问题呢？ 3．向量与平面平行：
已知平面α和向量a
，作O A a = ，如果直线O A 平行于α或在α内，
那么我们说向量a 平行于平面α，记作：//a α
． 通常我们把平行于同一平面的向量，叫做共面向量．
说明：空间任意的两向量都是共面的．空间任意的三向量不一定是共面的 4．共面向量定理：
如果两个向量,a b 不共线，p
与向量,a b 共面的充要条件是存在实数,x y 使p x a y b =+ ． 推论：空间一点P 位于平面M A B 内的充分必要条件是存在有序实数对,x y ，使M P x M A y M B =+
或对空间任一点O ，有O P O M x M A y M B =++
①， ①式叫做平面M A B 的向量表达式．
练习2：若对任一点O 和不共线的三点A 、B 、C ，且有 则x+y+z=1是四点P 、A 、B 、C 共面的（ ） A 、必要不充分条件 B 、充分不必要条件 C 、充要条件
D 、既不充分也不必要条件 四、课堂练习
1．设,a b
是平面上不共线的向量，b k a AB +=2、
b a CB 3+=、b a CD -=2，
若A 、B 、D 三点共线，则k = 。（-8）
例1：已知A 、B 、M 三点不共线，对于平面ABM 外一点O ，给定的下列条件，点P 与A 、B 、M
是否共面？ （1）OA OP OM OP -=+3 （2）OM OB OA OP --=4
=+ O P O A t A B
3=+
O P O A
A B =- O P O A t A
B =-+ O P O A A B ),,,( R z y x O
C z OB y OA x OP ∈++=
3． 已知P 和不共线三点A ，B ，C 四点共面且对于空间任一点O ，都有O P
＝2OA →＋OB →＋λOC →
，
则λ＝________ 五、课堂小结
六、课后作业（见学案）
【板书设计】
3.1.2空间向量的数乘运算（一） 1、空间向量的数乘运算
2、共线（平行）向量：,(0),//a b b a b ≠ 等价于a b λ=
空间任意三点A 、B 、P 共线
PB AP λ=、O P O A t A B =+ 、(1)O P t O A t O B =-+
、 3、共面向量定理：p x a y b =+
空间中P 与A 、B 、M 共面
M P x M A y M B =+
O P O M x M A y M
=
++
(x+y+z=1)
【课后反思】
),,,( R z y x OC z OB y OA x OP ∈++=
空间向量及几何公式
空间向量及几何公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
空间向量及几何公式 118.共面向量定理 向量p 与两个不共线的向量a 、b 共面的?存在实数对,x y ,使p ax by =+． 推论 空间一点P 位于平面MAB 内的?存在有序实数对,x y ,使MP xMA yMB =+， 或对空间任一定点O ，有序实数对,x y ，使OP OM xMA yMB =++. 119.对空间任一点O 和不共线的三点A 、B 、C ，满足 OP xOA yOB zOC =++（x y z k ++=），则当1k =时，对于空间任一点O ，总有P 、A 、B 、C 四点共面；当1k ≠时，若O ∈平面ABC ，则P 、A 、B 、C 四点共面；若O ?平面ABC ，则P 、A 、B 、C 四点不共面． C A B 、、、 D 四点共面?AD 与AB 、AC 共面?AD x AB y AC =+? (1)OD x y OA xOB yOC =--++（O ?平面ABC ）. 120.空间向量基本定理 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 ． 推论 设O 、A 、B 、C 是不共面的四点，则对空间任一点P ，都存在唯一的三个有序实数x ，y ，z ，使OP xOA yOB zOC =++. 121.射影公式 已知向量AB =a 和轴l ，e 是l 上与l 同方向的单位向量.作A 点在l 上的射影'A ，作B 点在l 上的射影'B ，则 ''||cos A B AB =〈a ，e 〉=a ·e 122.向量的直角坐标运算 设a ＝123(,,)a a a ，b ＝123(,,)b b b 则 (1)a ＋b ＝112233(,,)a b a b a b +++； (2)a －b ＝112233(,,)a b a b a b ---； (3)λa ＝123(,,)a a a λλλ (λ∈R)； (4)a ·b ＝112233a b a b a b ++； 123.设A 111(,,)x y z ，B 222(,,)x y z ，则 AB OB OA =-= 212121(,,)x x y y z z ---. 124．空间的线线平行或垂直 设111(,,)a x y z =，222(,,)b x y z =，则 a b ?(0)a b b λ=≠?12121 2x x y y z z λλλ=??=??=?； a b ⊥?0a b ?=?1212120x x y y z z ++=. 125.夹角公式 设a ＝123(,,)a a a ，b ＝123(,,)b b b ，则
空间向量的加减数乘运算练习题集
课时作业(十四) [学业水平层次] 一、选择题 1．对于空间中任意三个向量a ，b,2a －b ，它们一定是( ) A ．共面向量 B ．共线向量 C ．不共面向量 D ．既不共线也不共面向量 【解析】 由共面向量定理易得答案A. 【答案】 A 2．已知向量a 、b ，且AB →＝a ＋2b ，BC →＝－5a ＋6b ，CD → ＝7a －2b ，则一定共线的三点是( ) A ．A 、 B 、D B ．A 、B 、 C C ．B 、C 、D D ．A 、C 、D 【解析】 BD →＝BC →＋CD →＝－5a ＋6b ＋7a －2b ＝2a ＋4b ，BA → ＝－AB →＝－a －2b ，∴BD →＝－2BA →， ∴BD →与BA → 共线， 又它们经过同一点B ， ∴A 、B 、D 三点共线． 【答案】 A 3．A 、B 、C 不共线，对空间任意一点O ，若OP →＝34OA →＋18OB →＋18OC → ，则P 、A 、B 、C 四点( ) A ．不共面 B ．共面
C ．不一定共面 D ．无法判断 【解析】 ∵34＋18＋1 8＝1， ∴点P 、A 、B 、C 四点共面． 【答案】 B 4. (2014·莱州高二期末)在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，用向量AB →，AD →，AA 1→表示向量BD 1→ 的结果为( ) 图3-1-9 ＝AB →－AD →＋AA 1→ ＝AD →＋AA 1→－AB → ＝AB →＋AD →－AA 1→ ＝AB →＋AD →＋AA 1→ 【解析】 BD 1→＝BA →＋AA 1→＋A 1D 1→＝－AB →＋AA 1→＋AD → .故选B. 【答案】 B 二、填空题 5．如图3-1-10，已知空间四边形ABCD 中，AB →＝a －2c ，CD → ＝5a ＋6b －8c ，对角线AC ，BD 的中点分别为E 、F ，则EF → ＝________(用向量a ，b ，c 表示)．
空间向量及其运算
§8.5 空间向量及其运算 1． 空间向量的概念 (1)定义：空间中既有大小又有方向的量叫作空间向量． (2)向量的夹角：过空间任意一点O 作向量a ，b 的相等向量OA →和OB → ，则∠AOB 叫作向量a ，b 的夹角，记作〈a ，b 〉，0≤〈a ，b 〉≤π. 2． 共线向量定理和空间向量基本定理 (1)共线向量定理 对空间任意两个向量a ，b (b ≠0)，a ∥b 的充要条件是存在实数λ，使得a ＝λb . (2)空间向量基本定理 如果向量e 1，e 2，e 3是空间三个不共面的向量，a 是空间任一向量，那么存在唯一一组实数λ1，λ2，λ3使得a ＝λ1e 1＋λ2e 2＋λ3e 3，其中e 1，e 2，e 3叫作空间的一个基底． 3． 空间向量的数量积及运算律 (1)定义 空间两个向量a 和b 的数量积是一个数，等于|a ||b |cos 〈a ，b 〉，记作a ·b . (2)空间向量数量积的运算律 ①结合律：(λa )·b ＝λ(a·b )； ②交换律：a·b ＝b·a ； ③分配律：a·(b ＋c )＝a·b ＋a·c . 4． 空间向量的坐标表示及应用 (1)数量积的坐标运算 设a ＝(a 1，a 2，a 3)，b ＝(b 1，b 2，b 3)， 则a·b ＝a 1b 1＋a 2b 2＋a 3b 3. (2)共线与垂直的坐标表示 设a ＝(a 1，a 2，a 3)，b ＝(b 1，b 2，b 3)， 则a ∥b ?a ＝λb ?a 1＝λb 1，a 2＝λb 2，a 3＝λb 3 (λ∈R )， a ⊥b ?a·b ＝0?a 1b 1＋a 2b 2＋a 3b 3＝0(a ，b 均为非零向量)． (3)模、夹角公式 设a ＝(a 1，a 2，a 3)，b ＝(b 1，b 2，b 3)， 则|a |＝a·a ＝a 21＋a 22＋a 23，
高中数学必背公式——立体几何与空间向量(供参考)
高中数学必背公式——立体几何与空间向量 知识点复习： 1. 空间几何体的三视图“长对正、高平齐、宽相等”的规律。 2. 在计算空间几何体体积时注意割补法的应用。 3. 空间平行与垂直关系的关系的证明要注意转化： 线线平行 线面平行 面面平行，线线垂直 线面垂直 面面垂直。 4．求角：（1）异面直线所成的角： 可平移至同一平面；也可利用空间向量：cos |cos ,|a b θ=<>= 1212122 222 2 2 1 1 1 222 |||||| a b a b x y z x y z ?= ?++?++（其中θ（090θ<≤）为异面直线a b ,所成角，,a b 分别表示异面直线a b ,的方向向量）。 （2）直线与平面所成的角： 在斜线上找到任意一点，过该点向平面作垂线，找到斜线在该平面上的射影，则斜线和射影所成的角便是直线与平面所成的角；也可利用空间向量，直线AB 与平面所成角sin |||| AB m AB m β?= (m 为平面α的法向量). （3）二面角： 方法一：常见的方法有三垂线定理法和垂面法； 方法二：向量法：二面角l αβ--的平面角cos |||| m n arc m n θ?=或cos ||||m n arc m n π?- （m ，n 为平面α，β 的法向量）. 5. 求空间距离： （1）点与点的距离、点到直线的距离，一般用三垂线定理“定性”； （2）两条异面直线的距离：|| || AB n d n ?= （n 同时垂直于两直线，A 、B 分别在两直线上）； （3）求点面距： || || AB n d n ?= （n 为平面α的法向量，AB 是经过面α的一条斜线，A α∈）； （3）线面距、面面距都转化为点面距。 题型一：空间几何体的三视图、体积与表面积 例1：已知一个几何体是由上下两部分构成的组合体，
《3.1.2 空间向量的数乘运算(1)》导学案(新部编)3
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
《3.1.2 空间向量的数乘运算（1）》导学案3 学习目标 1. 掌握空间向量的数乘运算律，能进行简单的代数式化简； 2. 理解共线向量定理和共面向量定理及它们的推论； 3. 能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题． 学习过程 一、课前准备 （预习教材P 86~ P 87，找出疑惑之处） 复习1：化简： ⑴ 5（32a b -r r ）+4（23b a -r r ）； ⑵ ()() 63a b c a b c -+--+-r r r r r r . 复习2：在平面上，什么叫做两个向量平行？ 在平面上有两个向量,a b r r ， 若b r 是非零向量，则a r 与b r 平行的充要条件是 二、新课导学 ※ 学习探究 探究任务一：空间向量的共线 问题：空间任意两个向量有几种位置关系？如何判定它们的位置关系？ 新知：空间向量的共线： 1. 如果表示空间向量的 所在的直线互相 或 ，则这些向量叫共线向量，也叫平行向量. 2. 空间向量共线：
定理：对空间任意两个向量,a b r r （0b ≠r r ）， //a b r r 的充要条件是存在唯一实数λ，使得 推论：如图，l 为经过已知点A 且平行于已知非零向量的直线，对空间的任意一点O ，点P 在直线l 上的充要条件是 试试：已知5,28,AB a b BC a b =+=-+u u u r r r u u u r r r () 3CD a b =-u u u r r r ，求证: A,B,C 三点共线. 反思：充分理解两个向量,a b r r 共线向量的充要条件中的0b ≠r r ，注意零向量与任何向量共线. ※ 典型例题 例1 已知直线AB ，点O 是直线AB 外一点，若OP xOA yOB =+u u u r u u u r u u u r ，且x +y ＝1，试判断 A,B,P 三点是否共线？ 变式：已知A,B,P 三点共线，点O 是直线AB 外一点，若12OP OA tOB =+u u u r u u u r u u u r ，那么t ＝ 例2 已知平行六面体''''ABCD A B C D -，点M 是棱AA '的中点，点G 在对角线A 'C 上，且CG:GA ' =2:1,设CD u u u r =a r ，',CB b CC c ==u u u u r u u u r r r ，试用向量,,a b c r r r 表示向量',,,CA CA CM CG u u u r u u u r u u u u r u u u r .
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精品文档空间向量知识点 空间向量的有关概念和公式 运算a?b?(x?x,y?y,z?z)a?b?(x?x,y?y,z?z)，，则
211222211121 ??????R)a?b?|a||b|cos?z)(a,b??xx?yy?a?(,xzy,z，，211212111 定比?PPPP P，λ，即设点分有向线段＝所成的比为λ21点分 ???zz??x?yxy公式??122121?1?R且xz?y??（），，????1?11? zyz?x?xy?122211?x?zy?，中点公式：，222zz?y?yz?yx?x?x?122133123?y??zx三角形重心公式：，，333 模)zy,z?,AB?(x?xy?)A(x,y,z)B(xzy,,，，则112221212112222||AB)z?)(y?yz?(x?x)(? =
21112222222a||a|a||a|z?x?ya)zx,y,(a；= ；; === 平行 ?????R(,a?)b?a?b,a?bba//，313212 xyz111==）（或 xyz222垂直a?0,b?0a?b?xx?yy?zz?0．）（322131夹角xx?yy?zza?b312321 =?cos = |a||b|222222x?y?zx?y?z211212 ●建立空间直角坐标系常用方法：1、底面是正方形，常以底面两条邻边为轴，轴；2、底面是菱形，常以底面两条对角线为轴，轴；3、yy xx底面是等腰三角形，常以底边及底边上的高为轴，轴；4、底面为平x y行四边形，常以一条边为轴，并作一条与这一条边垂直的直线作为x y轴。 精品文档． 精品文档 空间向量的应用（1）
3.1.1空间向量及其运算
3. 1.1空间向量及其运算（一） 教学目标： ㈠知识目标：⒈空间向量；⒉相等的向量；⒊空间向量的加减与数乘运算及运算律； ㈡能力目标：⒈理解空间向量的概念，掌握其表示方法； ⒉会用图形说明空间向量加法、减法、数乘向量及它们的运算律； ⒊能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题． ㈢德育目标：学会用发展的眼光看问题，认识到事物都是在不断的发展、进化的，会用联系的观点看待事物． 教学重点：空间向量的加减与数乘运算及运算律． 教学难点：应用向量解决立体几何问题． 教学方法：讨论式． 教学过程： Ⅰ.复习引入 ［师］在必修四第二章《平面向量》中，我们学习了有关平面向量的一些知识，什么叫做向量？向量是怎样表示的呢？ ［生］既有大小又有方向的量叫向量．向量的表示方法有： ①用有向线段表示； ②用字母a、b等表示； ③用有向线段的起点与终点字母：AB． ［师］数学上所说的向量是自由向量，也就是说在保持向量的方向、大小的前提下可以将向量进行平移，由此我们可以得出向量相等的概念，请同学们回忆一下．［生］长度相等且方向相同的向量叫相等向量. ［师］学习了向量的有关概念以后，我们学习了向量的加减以及数乘向量运算： ⒈向量的加法： ⒉向量的减法： ⒊实数与向量的积： 实数λ与向量a的积 是一个向量，记作λa，其长度 和方向规定如下： (1)|λa|＝|λ||a| (2)当λ＞0时，λa 与a同向； 当λ＜0时，λa与a反向； 当λ＝0时，λa＝0. ［师］关于向量的以上几种运算，请同学们回忆一下，有哪些运算律呢？ ［生］向量加法和数乘向量满足以下运算律 加法交换律：a＋b＝b＋a 加法结合律：(a＋b)＋c＝a＋（b＋c） 数乘分配律：λ(a＋b)＝λa＋λb ［师］今天我们将在必修四第二章平面向量的基础上，类比地引入空间向量的概念、表示方法、相同或向等关系、空间向量的加法、减法、数乘以及这三种运算的运算率，并进行一些简单的应用．请同学们阅读课本
《空间向量的数乘运算》教学设计
教学设计 3．1.2空间向量的数乘运算 整体设计 教材分析 本节课是在学习了空间向量的相关概念和空间向量加减法法则的基础上学习的，是空间向量加减法法则的进一步应用和补充．本节课在介绍实数与向量乘积的意义的基础上引入空间向量共线定理，类比平面向量基本定理得到空间向量共面定理，为后面将要学习的空间向量基本定理打下基础，具有承上启下的重要作用． 因为空间向量的数乘运算以及空间向量共线定理与平面向量数乘运算以及共线定理完全一样，空间向量共面定理其实就是平面向量基本定理的逆定理，所以在教学中仍应采用类比、比较的教学方法，通过问题驱动、启发式、自主探究式的教学方法引导学生自主地完成本节课的学习． 课时分配 1课时 教学目标 知识与技能 1．掌握空间向量的数乘运算及其运算律． 2．理解共线向量定理和向量共面定理． 过程与方法 1．运用类比方法，经历向量的数乘运算和向量共线定理由平面向空间推广的过程； 2．引导学生借助空间几何体理解空间向量数乘运算及其运算律的意义． 情感、态度与价值观 1．培养学生的类比思想、转化思想，培养探究、研讨、综合自学应用能力； 2．培养学生的空间想象能力，能借助图形理解空间向量数乘运算及其运算律的意义； 3．培养学生空间向量的应用意识． 重点难点 教学重点： 1．空间向量的数乘运算及其运算律、几何意义；
2．空间向量的加减运算在空间几何体中的应用； 3．空间向量共线定理和共面定理． 教学难点： 1．空间想象能力的培养，思想方法的理解和应用； 2．空间向量的数乘运算及其几何的应用和理解； 3．空间向量共线定理和共面定理的理解． 教学过程 引入新课 提出问题：请同学们回忆“平面向量的数乘运算”的意义是什么，有什么性质，满足什么运算律． 活动设计：首先同学之间相互交流，教师适时介入，并一一板书出来． 活动结果：(板书) 1．实数λ和向量a的乘积λa是一个向量． 2.||λa＝||λ||a. 3．λa的方向 ①当λ>0时，λa的方向和a方向相同； ②当λ<0时，λa的方向和a方向相反． 4．数乘运算的运算律： ①λ(μ a)＝(λμ)a； ②λ(a＋b)＝λa＋λb. 设计意图：这既复习了“平面向量的数乘运算”的意义、性质和运算律，又为类比得出“空间向量的数乘运算”的意义、性质和运算律作好了准备，而且在下面得出“空间向量的数乘运算”的意义、性质和运算律时，只需将“平面向量的数乘运算”中的“平面”换成“空间”即可．何乐而不为呢！ 探究新知 提出问题1：上节课我们已经学习了空间向量的加减法运算，请同学们类比“平面向量的数乘运算”的意义、性质和运算律，猜想(给出)“空间向量的数乘运算”的意义、性质和运算律．即实数λ和向量a的乘积(λa)的意义是什么？有什么性质？满足什么运算律？ 活动设计：教师从2a，－2a的意义中发现并类比平面中数乘的意义对学生进行引导，学生自己画出2a，－2a并总结λa的意义和运算律，然后自由发言，教师进行补充．师生发
空间向量坐标公式
7、空间向量与立体几何 1. 空间向量的概念：在空间，我们把具有大小和方向的量叫做向量。 注：（1同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。 （2）向量具有平移不变性 2. 空间向量的运算。 定义：与平面向量运算一样，空间向量的加法、减法与数乘运算如下 运算律： ⑴加法交换律：a b b a +=+ ⑵加法结合律：)()(c b a c b a ++=++ ⑶数乘分配律：b a b a λλλ+=+)( 3. 共线向量。 （1）如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合，那么这些向量 也叫做共线向量或平行向量，a 平行于b ，记作b a //。 （2）共线向量定理：空间任意两个向量a 、b （b ≠0 ），a b a b 空间向量的 直角坐标系： （1）空间直角坐标系中的坐标： 在空间直角坐标系O xyz -中，对空间任一点A ，存在唯一的有序实数组(,,)x y z ，使++=，有序实数组(,,)x y z 叫作向量A 在空间直角坐标系O xyz -中的坐标，记作(,,)A x y z ，x 叫横坐标，y 叫纵坐标，z 叫竖坐标。 （2）空间向量的直角坐标运算律： ①若123(,,)a a a a =，123(,,)b b b b = 则 112233(,,)a b a b a b a b +=+++， 123(,,)()a a a a R λλλλλ=∈， 112233a b a b a b a b ?=++，
112233//,,()a b a b a b a b R λλλλ?===∈， 1122330a b a b a b a b ⊥?++=。 ②若111(,,)A x y z ，222(,,)B x y z 则212121(,,)AB x x y y z z =---。 一个向量在直角坐标系中的坐标等于表示这个向量的有向线段的终点的坐标减去起点的坐标。 ③定比分点公式：若111(,,)A x y z ，222(,,)B x y z ，λ=，则点P 坐标为)1,1,1(212121λ λλλλλ++++++z z y y x x ④),,(),,,(,,,333222111z y x C z y x B ）z y ，A（x ABC 中?，三角形重心P 坐标为)2 ,2,3(321321321z z z y y y x x x P ++++++ （3）模长公式：若123(,,)a a a a =，123(,,)b b b b =， 则21||a a a a =?=+，21||b b b b =?=+（4）夹角公式：21cos ||||a b a b a b a ??==?+ （5）两点间的距离公式：若111(,,)A x y z ，222(,,)B x y z ， 则2||(AB AB ==， 或,A B d = 7、点面距离h 求点()00,P x y 到平面α的距离： 在平面α上去一点(),Q x y ，得向量PQ ;； 计算平面α的法向量n ;.h =
空间向量数乘运
高二数学导学案
⑴当 时,a λ与向量a 的方向相同; ⑵当 时,a λ与向量a 的方向相反; ⑶当 时,a λ是零向量. 3、空间向量的数乘运算满足分配律及结合律 分配律 结合律 4、如果l 为经过已知点A 且平行于已知非零向量a 的直线，那么对 于任意一点O ，点P 在直线l 上的充要条件是存在实数t 满足等式 或 5；如果两个向量a 、b 不共线，则向量p 与向量a 、b 共面的充要条 件是 。 6. 共面向量定理的推论是：空间一点P 在平面MAB 内的充要条件是 存在有序实数对x ，y ，使得MP xMA yMB =+，① 或对于空间 任意一定点O ，有 OP OM xMA yMB =++可推出 ∴(1)OP x y OM xOA yOB =--++是P 、M 、A 、B 四点共面的充要条件． ■ 合作探究： 例1如图，已知平行四边形ABCD,从平 面AC 外一点O 引向量 OE=kOA , OF=kOB , OG=kOC , OH=kOD ,求证：四点E 、F 、G 、H 共面. (1)OP t OA tOB =-+
【达标测评】 1．下列命题中正确的是( ) A ．若a 与共线b ，b 与c 共线，则a 与c 共线 B ．向量c 、b 、a 共面即它们所在的直线共面 C ．相反向量共线 D ．若b a //，则存在唯一的实数，使b a λ= 2、非零向量21,e e 不共线，若21e e k +与21e k e +共线，则k ＝______． 3、已知A 、B 、C 三点不共线，对平面ABC 外任一点O ，有 OC OB OA OM 3 1 3131++=，则A 、B 、C 、M ______(共面、不共面) 4、空间四边形ABCD 中，,,,c AD b BC a AB ===则=CD ( ) A ．c b a -+ B.c b a -- C ．c b a +-- D ．c b a ++- 5、平行六面体OABC －O ′A ′B ′C ′中，设,,,c O O b OC a OA ='==G 为BC ′的中点，用a ，b ，c 表示向量OG ，则OG ＝( ) A ．c b a 21 21++ B ． c b a ++21 21 C ．c b a 2 121++ D ．c b a 2 121-+ 6、已知平行六面体ABCD －A 1B 1C 1D 1，若,3211C C z BC y AB x AC ++= 则x ＋y ＋z ＝( )
高中数学选修2-1 同步练习 专题3.1.1空间向量及其加减运算、空间向量的数乘运算(原卷版)
第三章 空间向量与立体几何 3.1.1 空间向量及其加减运算 3.1.2 空间向量的数乘运算 一、选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的． 1．在平行六面体ABCD ﹣A 1B 1C 1D 1中，1AB AD AA ++= A ．1AC B ．1CA C ．1BC D ．1CB 2．已知空间任意一点O 和不共线的三点A ，B ，C ，若2CP CA CB =+，则下列结论正确的是 A ．22OP OA OB OC =+- B ．23OP OA OB OC =--+ C ．23OP OA OB OC =+- D ．22OP OA OB OC =+- 3．若OA ，OB ，OC 是空间不共面的三个向量，则与向量OA OB +和OA OB -不共面的向量是 A ．BA B ．OA C ．OB D ．OC 4．如图，已知AB =c ，AC =b ，若点D 满足2BD DC =，则AD = A ．21 33+b c B ．5 233-c b C ． 2133 -b c D ．123 3 + b c 5．如图，已知空间四边形ABCD 的对角线为AC ，BD ，设G 是CD 的中点，则1 ()2 AB BD BC + +=
A ．BC B ．CG C ． 1 2 BC D ．AG 6．如图,在底面为平行四边形的四棱柱中,是 与 的交点,若 ,则 下列向量中与 相等的向量是 A ．11 22 -++a b c B ． 11 22++a b c C ． 11 22 -+a b c D ．11 22 - -+a b c 7．在平行六面体1111ABCD A B C D -中，向量， ， 是 A ．有相同起点的向量 B ．等长向量 C ．共面向量 D ．不共面向量 8．对于空间任意一点O 和不共线的三点A ，B ，C ，且有(),OP xOA yOB x C z zO y ∈=++R ,，则 1x y z ++=是P ，A ，B ，C 四点共面的 A ．必要不充分条件 B ．充分不必要条件 C ．充要条件 D ．既不充分也不必要条件 二、填空题：请将答案填在题中横线上． 9．给出下列命题： ①零向量没有方向； ②若两个空间向量相等，则它们的起点相同、终点也相同； ③若空间向量a ，b 满足=|a ||b |，则=a b ；
空间向量的数乘运算(一)
3.1.2空间向量的数乘运算（一） ------共线向量和共面向量 雷店高中 佘佳 【教学目标】 知识目标：理解共线向量定理和共面向量定理及它们的推论； 掌握空间直线、空间平面的向量方程和线段中点的向量公式． 能力目标：培养学生的空间想象能力； 培养学生的类比思想、转化思想； 培养学生探讨、研讨、综合自学应用能力； 培养学生空间向量的应用意识。 【教学重点】：共线、共面定理及其应用． 【教学难点】：共面定理的证明及应用 【教学方法】：问题探究式，启发引导式。 【课时安排】：一课时 【教学过程】： 一、引入新课 提出问题：平面向量的数乘运算的意义、性质、满足什么条件。由同学们互相交流，讨论，教师引导，并得出结果。 二 、新课讲解 思考：能否直接推广到空间向量，？空间向量的数乘运算的定义，方向，大小，运算律是怎样的？ 利用道具和动画演示向量的平移，指出空间中任何两个向量都可以平移到同一个平面当中来，并指出任何两个空间向量的问题都可以用平面向量的结论来完成。并引出空间向量的数乘运算以及它的运算律。 思考：1.空间中任意两个向量共面吗？ 2.两个向量贡献的充要条件是什么？能否推广到空间向量呢？ 3.空间中三点共线上的充要条件是什么? （1）．共线（平行）向量： 如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些向量叫做共线向量或平行向 量。读作：a 平行于b ，记作：//a b ． 2．共线向量定理： 对空间任意两个向量,(0),//a b b a b ≠ 的充要条件是存在实数λ，使a b λ= （λ唯一）． 由此可判断空间中两直线平行或三点共线问题 推论：如果l 为经过已知点A ，且平行于已知向量a 的直线，那么对空间任一点O ， 点P 在直线l 上的充要条件是存在实数t ，满足等式a t OA OP += ①， 其中向量a 叫做直线l 的方向向量。 在l 上取A B a = ，则①式可化为O P O A t A B =+ 或(1)O P t O A t O B =-+ ② a l P B A
高中数学必背公式——立体几何与空间向量
1 立体几何与空间向量 求角： （1）异面直线所成的角： 可平移至同一平面；也可利用空间向量：cos |cos ,|a b θ=<>r r =|| |||| a b a b ?= ?r r r r （其中θ（090θ<≤o o ）为异面直线a b ,所成角，,a b r r 分别表示异面直线a b ,的方向向量）。 （2）直线与平面所成的角： 在斜线上找到任意一点，过该点向平面作垂线，找到斜线在该平面上的射影，则斜线和射影所成的角便是直线与平面所成的角；也可利用空间向量，直线AB 与平面所成角 sin |||| AB m AB m β?= (m 为平面α的法向量). （3）二面角： 方法一：常见的方法有三垂线定理法和垂面法； 方法二：向量法：夹角公式 设a ＝123(,,)a a a ，b ＝123(,,)b b b ，则 cos 〈a ，b 〉 . 推论 2222222 112233123123()()()a b a b a b a a a b b b ++≤++++，此即三维柯西不等式. （m ，n 为平面α，β 的法向量）. 求空间距离： （1）点与点的距离、点到直线的距离，一般用三垂线定理“定性”； （2）两条异面直线的距离：|||| AB n d n ?= （n 同时垂直于两直线，A 、B 分别在两直线上）； （3）求点面距： ||||AB n d n ?= （n 为平面α的法向量，AB 是经过面α的一条斜线，A α∈）； （3）线面距、面面距都转化为点面距。 △空间一点P 位于平面MAB 内的充要条件是存在有序实数对x.y,使 MP=xMA+yMB {MP MA MB 都表示向量} 或对空间任一定点O ，有OP=OM+xMA+yMB {OP,OM,MA,MB 表示向量}
数学选修2-1 3.1空间向量及其运算教案
第三章空间向量与立体几何 §3.1空间向量及其运算 3.1.1 空间向量及其加减运算 师：这节课我们学习空间向量及其加减运算，请看学习目标。 学习目标：⒈理解空间向量的概念，掌握其表示方法； ⒉会用图形说明空间向量加法、减法、数乘向量及它们的运算律； ⒊能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题． 师：在必修四第二章《平面向量》中，我们学习了平面向量的一些知识，现在我们一起来复习。（不要翻书） （在黑板或背投上呈现或边说边写） 1、在平面中，我们把具有__________________的量叫做平面向量； 2、平面向量的表示方法：
① 几何表示法：_________________________ ② 字母表示法：_________________________ （注意：向量手写体一定要带箭头） 3、平面向量的模表示_________________，记作____________ 4、一些特殊的平面向量： ① 零向量：__________________________，记作___（零向量的方向具有任意性） ② 单位向量：______________________________ （强调：都只限制了大小，不确定方向） ③ 相等向量：____________________________ ④ 相反向量：____________________________ 5、平面向量的加法： 6、平面向量的减法： 7、平面向量的数乘：实数λ与向量a 的积是一个向量，记作λa ，其长度和方向规定如下： (1)|λa |＝|λ||a | (2)当λ＞0时，λa 与a 同向； 当λ＜0时，λa 与a 反向； 当λ＝0时，λa ＝0. 8、向量加法和数乘向量满足以下运算律 加法交换律：a ＋b ＝b ＋a 加法结合律：(a ＋b )＋c ＝a ＋（b ＋c ） 数乘分配律：λ(a ＋b )＝λa ＋λb 数乘结合律：λ（a μ）=a )(λμ [师]：刚才我们复习了平面向量，那空间向量会是怎样，与平面向量有怎样的区别和联系呢?请同学们阅读书P84-P86.（5分钟） [师]：对比平面向量，我们得到空间向量的相关概念。（在刚复习的黑板或幻灯片上，只需将平面改成空间） [师]：空间向量与平面向量有什么联系？ [生]：向量在空间中是可以平移的．空间任意两个向量都可以用同一平面内的两条有向线段表示．因此我们说空间任意两个向量是共面的．所以凡涉及 空间两个向量的问题，平面向量中有关结论仍适用于它们。
空间向量坐标公式
空间向量坐标公式 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
7、空间向量与立体几何 1. 空间向量的概念：在空间，我们把具有大小和方向的量叫做向量。 注：（1）向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。 （2）向量具有平移不变性 2. 空间向量的运算。 定义：与平面向量运算一样，空间向量的加法、减法与数乘运算如下 运算律： ⑴加法交换律：a b b a +=+ ⑵加法结合律：)()(c b a c b a ++=++ ⑶数乘分配律：b a b a λλλ+=+)( 3. 共线向量。 （1）如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合，那么这些向量也叫做 共线向量或平行向量，a 平行于b ，记作 b a //。 （2）共线向量定理：空间任意两个向量a 、b （b ≠0 ），a b a b 空间向量的直角坐 标系： （1）空间直角坐标系中的坐标： 在空间直角坐标系O xyz -中，对空间任一点A ，存在唯一的有序实数组(,,)x y z ，使zk yi xi OA ++=，有序实数组(,,)x y z 叫作向量A 在空间直角坐标系O xyz -中的坐标，记作(,,)A x y z ，x 叫横坐标，y 叫纵坐标，z 叫竖坐标。 （2）空间向量的直角坐标运算律： ①若123(,,)a a a a =，123(,,)b b b b = 则 112233(,,)a b a b a b a b +=+++， 123(,,)()a a a a R λλλλλ=∈， 112233a b a b a b a b ?=++， 112233//,,()a b a b a b a b R λλλλ?===∈，
空间向量及几何公式
空间向量及几何公式 118.共面向量定理 向量p 与两个不共线的向量a 、b 共面的?存在实数对,x y ,使p ax by =+． 推论 空间一点P 位于平面MAB 内的?存在有序实数对,x y ,使MP xMA yMB =+， 或对空间任一定点O ，有序实数对,x y ，使OP OM xMA yMB =++. 119.对空间任一点O 和不共线的三点A 、B 、C ，满足OP xOA yOB zOC =++（x y z k ++=），则当1k =时，对于空间任一点O ，总有P 、A 、B 、C 四点共面；当1k ≠时，若O ∈平面ABC ，则P 、A 、B 、C 四点共面；若O ?平面ABC ，则P 、A 、B 、C 四点不共面． C A B 、、、 D 四点共面?AD 与AB 、AC 共面?AD x AB y AC =+? (1)OD x y OA xOB yOC =--++（O ?平面ABC ）. 120.空间向量基本定理 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 ． 推论 设O 、A 、B 、C 是不共面的四点，则对空间任一点P ，都存在唯一的三个有序实数x ，y ，z ，使OP xOA yOB zOC =++. 121.射影公式 已知向量AB =a 和轴l ，e 是l 上与l 同方向的单位向量.作A 点在l 上的射影' A ，作 B 点在l 上的射影'B ，则 ''||cos A B AB =〈a ，e 〉=a ·e 122.向量的直角坐标运算 设a ＝123(,,)a a a ，b ＝123(,,)b b b 则 (1)a ＋b ＝112233(,,)a b a b a b +++； (2)a －b ＝112233(,,)a b a b a b ---； (3)λa ＝123(,,)a a a λλλ (λ∈R)； (4)a ·b ＝112233a b a b a b ++；
《空间向量的数乘运算》教案
第二课时3.1.2空间向量的数乘运算（二） 教学要求：了解共线或平行向量的概念，掌握表示方法；理解共线向量定理及其推论；掌握空间直线的向量参数方程；会运用上述知识解决立体几何中有关的简单问题． 教学重点：空间直线、平面的向量参数方程及线段中点的向量公式． 教学过程： 一、复习引入 1. 回顾平面向量向量知识：平行向量或共线向量？怎样判定向量b 与非零向量a 是否共线？ 方向相同或者相反的非零向量叫做平行向量．由于任何一组平行向量都可以平移到同一条直线上，所以平行向量也叫做共线向量． 向量b 与非零向量a 共线的充要条件是有且只有一个实数λ，使b ＝λa .称平面向量共线定理， 二、新课讲授 1.定义：与平面向量一样，如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些 向量叫做共线向量或平行向量．a 平行于b 记作a //b ． 2．关于空间共线向量的结论有共线向量定理及其推论： 共线向量定理：空间任意两个向量a 、b （b ≠0），a //b 的充要条件是存在实数λ，使a ＝λb . 理解：⑴上述定理包含两个方面： ①性质定理：若a ∥b （a ≠0），则有b ＝λa ，其中λ是唯一确定的实数。 ②判断定理：若存在唯一实数λ，使b ＝λa （a ≠0），则有a ∥b （若用此结论判断a 、b 所在直线平行，还需a （或b ）上有一点不在b （或a ）上）. ⑵对于确定的λ和a ，b ＝λa 表示空间与a 平行或共线，长度为 |λa |，当λ>0时与a 同向， 当λ<0时与a 反向的所有向量. 3. 推论：如果l 为经过已知点A 且平行于已知非零向量a 的直线，那么对于任意一点O ，点P 在直线l 上的充要条件是存在实数t 满足等式 OP OA t =+a ． 其中向量a 叫做直线l 的方向向量. 推论证明如下： ∵ l //a ， ∴ 对于l 上任意一点P ，存在唯一的实数t ，使得AP t =a ．(*) 又∵ 对于空间任意一点O ，有AP OP OA =-， ∴ OP OA t -=a ， OP OA t =+a ． ①
空间向量运算的坐标公式
空间向量运算的坐标公式 如果三个向量不共面那么对空间任一向量存在一个唯一的 有序实数组x、y、z使得cbapczbyaxpcba叫做空间的一个 ______基底空间任意三个不共面向量都可以构成空间的一 个基底一、空间直角坐标系单位正交基底如果空间的一个基底的三个基向量互相垂直且长都为1则这个基底叫做单位正交基底常用i j k 来表示.点O叫做原点向量i、j、k都叫做坐标向量.通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面。分别称为xOy平面yOz平面xOz平面.空间直角坐标系在空间选定一 点O和一个单位正交基底i、j、k 。以点O为原点分别以i、j、k的正方向建立三条数轴x轴、y轴、z轴它们都叫做坐 标轴.这样就建立了一个空间直角坐标系O--xyzOxyzijk二、 向量的直角坐标aaaa 1 2 3给定一个空间坐标系和向量且设i、j、k为坐标向量由空间向量基本定理存在唯一的有序实数组1 2 3使1i 2j 3k 有序数组1 2 3叫做在空间直角坐标系 O--xyz中的坐标记作.aaaaaaaaaaaaxyzOAa1a2a3ijka在空间直角坐标系O--xyz中对空间任一点A对应一个向量OA于是 存在唯一的有序实数组xyz使OAxiyjzk在单位正交基底i j k 中与向量OA对应的有序实数组xyz叫做点A在此空间直角坐标系中的坐标记作Axyz其中x叫做点A的横坐标y叫做点A的纵坐标z叫做点A的竖坐标.xyzOAxyzijka三、向量 的直角坐标运算.111222axyzbxyz设则 121212abxxyyzz111axyzR121212abxxyyzz121212abxxyyzz例
空间向量的加减及数乘运算
第三章 空间向量 3、1、1空间向量及其加减运算 基础性练习： 1、直三棱柱ABC —A 1B 1C 1中，若====B A c CC b CB a CA 11,,,则 （ ） A ．-+ B ．+- C ．c b a ++- D ．c b a -+- 2、给出以下命题： （1） 两个空间向量相等，则它们得起点相同，终点也相同； （2） 若空间向量、 =,则= （3） 在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中，必有11C A AC =； （4） 若空间向量满足===则,； （5） 空间中任意两个向量必相等。 其中不正确得命题得个数就是（ ） A 、1 B 、 2 C 、3 D 、4 3、如图，在正方形ABCD —A 1B 1C 1D 1中，下列各式运算得结果为向量1AC 得共有（ ） ①1)(CC BC AB ++； ②11111)(C D D A AA ++ ③111)(C B BB ++ ④11111)(C B B A AA ++ A 、1 B 、 2 C 、3 D 、4 4、化简：（-）－（-）= 。 巩固性练习： 5、下列说法正确得就是（ ） A 、若||||=，则、得长度相同，方向相反； B 、||||，=则是向量若向量； C 、空间向量得减法满足结合律； D 、在四边形ABCD 中，一定有=+ 6、在平行六面体ABCD —A 1B 1C 1D 1中，与向量相等得向量共有（ ） A 、1 个 B 、 2 个 C 、3 个 D 、4个 7、在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中，向量DD +-1化简后得结果就是（ ） A 、1BD B 、D 1 C 、B 1 D 、1DB 8、空间四边形ABCD 中，若E 、F 、G 、H 分别为AB 、BC 、CD 、DA 边上得中点，则+++= ； 9、已知空间四边形ABCD ，连结AC 、BD ，设M 、G 分别就是BC 、CD 得中点，则)(2 1BC BD AB ++=
§3.1.2 空间向量的数乘运算
第二课时： §3.1.2 空间向量的数乘运算（二） 教学要求：了解共线或平行向量的概念，掌握表示方法；理解共线向量定理及其推论；掌握空间直线的向量参数方程；会运用上述知识解决立体几何中有关的简单问题． 教学重点：空间直线、平面的向量参数方程及线段中点的向量公式． 教学过程： 一、复习引入 1. 回顾平面向量向量知识：平行向量或共线向量？怎样判定向量b 与非零向量a 是否共线？ 方向相同或者相反的非零向量叫做平行向量．由于任何一组平行向量都可以平移到同一条直线上，所以平行向量也叫做共线向量． 向量b 与非零向量a 共线的充要条件是有且只有一个实数λ，使b ＝λa .称平面向量共线定理， 二、新课讲授 1.定义：与平面向量一样，如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些向量叫做共线向量或平行向量．a 平行于b 记作a //b ． 2．关于空间共线向量的结论有共线向量定理及其推论： 共线向量定理：空间任意两个向量a 、b （b ≠0），a //b 的充要条件是存在实数λ，使a ＝λb . 理解：⑴上述定理包含两个方面：①性质定理：若a ∥b （a ≠0），则有b ＝ a ，其中 是唯一确定的实数。②判断定理：若存在唯一实数 ，使b ＝ a （a ≠0），则有a ∥b （若用此结论判断a 、b 所在直线平行，还需a （或b ）上有一点不在b （或a ）上）. ⑵对于确定的 和a ，b ＝ a 表示空间与a 平行或共线，长度为 | a |，当 >0时与a 同向，当 <0时与a 反向的所有向量. 3. 推论：如果l 为经过已知点A 且平行于已知非零向量a 的直线，那么对于任意一点O ，点P 在直线l 上的充要条件是存在实数t 满足等式 OP OA t u u u r u u u r a ． 其中向量a 叫做直线l 的方向向量. ∵ l //a ，∴ 对于l 上任意一点P ，存在唯一的实数t ，使得AP t u u u r a ．(*) 又∵ 对于空间任意一点O ，有AP OP OA u u u r u u u r u u u r ， ∴ OP OA t u u u r u u u r a ， OP OA t u u u r u u u r a ． ① 若在l 上取AB u u u r a ，则有OP OA t AB u u u r u u u r u u u r ．(**) 又∵ AB OB OA u u u r u u u r u u u r ∴ ()OP OA t OB OA u u u r u u u r u u u r u u u r (1)t OA tOB u u u r u u u r ．② 当12t 时，1()2OP OA OB u u u r u u u r u u u r ．③ 理解：⑴ 表达式①和②都叫做空间直线的向量参数表示式，③式是线段的中点公式．事实上，表达式(*)和(**)既是表达式①和②的基础，也是直线参数方程的表达形式． ⑵ 表达式①和②三角形法则得出的，可以据此记忆这两个公式． ⑶ 推论一般用于解决空间中的三点共线问题的表示或判定． 空间向量共线（平行）的定义、共线向量定理与平面向量完全相同， 是平面向量相关知识的推广． 4. 出示例1：用向量方法证明顺次连接空间四边形四边中点的四边形是平行四边形. （ 分析：如何用向量方法来证明？） 5. 出示例2：如图O 是空间任意一点，C 、D 是线段AB 的三等分点，分 感谢您的阅读，祝您生活愉快。 O A B C D