高中数学向量复习
向量是高考的一个亮点,它具有代数形式和几何形式的“双重身份”能融数形于一体,能与中学数学教学内容的许多主干知识综合,形成知识交汇点。下面小编给你分享高中数学向量复习知识点,欢迎阅读。
向量复习之概念
在数学中,几何向量(也称为欧几里得向量,通常简称向量、矢量),指具有大小(magnitude)和方向的量。与之对应的只有大小,没有方向的量叫做数量(物理学中称标量)
向量可以形象化地表示为带箭头的线段。箭头所指:代表向量的方向;线段长度:代表向量的大小。
向量的记法:印刷体记作粗体的字母(如a、b、u、v),书写时在字母顶上加一小箭头→。如果给定向量的起点(A)和终点(B),可将向量记作AB(并于顶上加→)。给空间设一直角坐标系,也能把向量以数对形式表示,例如Oxy平面中(2,3)是一向量。
而在物理学和工程学中,几何向量更常被称为矢量。许多物理量都是矢量,比如一个物体的位移,球撞向墙而对其施加的力等等。与之相对的是标量,即只有大小而没有方向的量。一些与向量有关的定义亦与物理概念有密切的联系,例如向量势对应于物理中的势能。
几何向量的概念在线性代数中经由抽象化,得到更一般的向量概念。此处向量定义为向量空间的元素,要注意这些抽象意义上的向量不一定以数对表示,大小和方向的概念亦不一定适用。因此,平日阅读时需按照语境来区分文中所说的"向量"是哪一种概念。不过,依然可以找出一个向量空间的基来设置坐标系,也可以透过选取恰当的定义,在向量空间上介定范数和内积,这允许我们把抽象意义上的向量类比为具体的几何向量。
向量复习之运算
设a=(x1,y1),b=(x2,y2)。
加法
向量的加法满足平行四边形法则和三角形法则。OB+OA=OC。
a+b=( x+x1 ,y+y1 )。
a+0=0+a=a。
向量加法的运算律:
交换律:a+b=b+a;
结合律:(a+b)+c=a+(b+c)。
减法
如果a、b是互为相反的向量,那么a=-b,b=-a,a+b=0. 0的反向量为0A-OB=BA.即“共同起点,指向被减”
a=(x1,y1),b=(x2,y2) ,则a-b=(x1-x2,y1-y2).
如图:c=a-b 以b的结束为起点,a的结束为终点。
加减变换律:a+(-b)=a-b
数乘
实数λ和向量a的叉乘乘积是一个向量,记作λa,且∣λa∣=∣λ∣*∣a∣。[1]
当λ>0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<0时,λa的方向与a的方向相反;当λ=0时,λa=0,方向任意。当a=0时,对于任意实数λ,都有λa=0。[1]
注:按定义知,如果λa=0,那么λ=0或a=0。
实数λ叫做向量a的系数,乘数向量λa的几何意义就是将表示向量a的有向线段伸长或压缩。
当∣λ∣>1时,表示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长为原来的∣λ∣倍
当∣λ∣<1时,表示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或××反方向(λ<0)上缩短为原来的∣λ∣倍。
实数p和向量a的点乘乘积是一个数。
数与向量的乘法满足下面的运算律
结合律:(λa)·b=λ(a·b)=(a·λb)。
向量对于数的分配律(第一分配律):(λ+μ)a=λa+μa.
数对于向量的分配律(第二分配律):λ(a+b)=λa+λb.
数乘向量的消去律:① 如果实数λ≠0且λa=λb,那么a=b。② 如果a≠0且λa=μa,那么λ=μ。
需要注意的是:向量的加减乘(向量没有除法)运算满足实数加减乘运算法则。
数量积
定义:已知两个非零向量a,b。作OA=a,OB=b,则∠AOB称作向量a和向量b的夹角,记作θ并规定0≤θ≤π
定义:两个向量的数量积(内积、点积)是一个数量(没有方向),记作a·b。若a、b不共线,则 ;若a、b共线,则 。[1]
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律
a·b=b·a(交换律)
(λa)·b=λ(a·b)(关于数乘法的结合律)
(a+b)·c=a·c+b·c(分配律)
向量的数量积的性质
a·a=|a|的平方。
a⊥b〈=〉a·b=0。
|a·b|≤|a|·|b|。(该公式证明如下:|a·b|=|a|·|b|·|cosα| 因为0≤|cosα|≤1,所以|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≠a²·b²。
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|与|a|·|b|不等价
4.由 |a|=|b| ,不能推出a=b,也不能推出a=-b,但反过来则成立.
向量积
定义:两个向量a和b的向量积(外积、叉积)是一个向量,记作a×b(这里“×”并不是乘号,只是一种表示方法,与“·”不同,也可记做“∧”)。若a、b不共线,则a×b的模是:∣a×b∣=|a|·|b|·sin〈a,b〉;a×b的方向是:垂直于a和b,且a、b和a×b按这个次序构成右手系。若a、b垂直,则∣a×b∣=|a|*|b|(此处与数量积不同,请注意),若a×b=0,则a、b平行。向量积即两个不共线非零向量所在平面的一组法向量
向量复习之定理
共线定理
若b≠0,则a//b的充要条件是存在唯一实数λ,使a=λb。
若设a=(x1,y1),b=(x2,y2),则有x1y2=x2y1。即与平行概念相同x1y2 - x2y1=0
零向量0平行于任何向量。
垂直定理
a⊥b的充要条件是a·b=0,即x1x2+y1y2=0。
分解定理
平面向量分解定理:如果e1、e2是同一平面内的两个不平行向量,那么对于这一平面内的任一向量,有且只有一对实数λ1,λ2使a=λ1e1+λ2e2我们把不平行向量e1、e2叫做这一平面内所有向量的一基底。
定比分点公式
定比分点公式(向量P1P=λ·向量PP2)
设P1、P2是直线上的两点,P是直线上不同于P1、P2的任意一点。则存在一个任意实数 λ且λ不等于-1,使 向量P1P=λ·向量PP2,λ叫做点P分有向线段P1P2所成的比。
若P1(x1,y1),P2(x2,y2),P(x,y),则有
OP=(OP1+λOP2)/(1+λ);(定比分点向量公式)
x=(x1+λx2)/(1+λ),
y=(y1+λy2)/(1+λ)。(定比分点坐标公式)
我们把上面的式子叫做有向线段P1P2的定比分点公式
三点共线定理
已知0是AB所在直线外一点,若OC=λOA+μOB ,且λ+μ=1 ,则A、B、C三点共线
证明:∵OC=λOA+(1-λ)OB=λOA-λOB+OB=λBA+OB
∴BO+OC=λBA 即BC=λBA
∴A、B、C三点共线
重心判断式
在△ABC中,若GA+GB+GC=O,则G为△ABC的重心。
垂心判断式
在△ABC中,若HA·HB=HB·HC=HC·HA,则H为△ABC的垂心。
内心判断式
在△ABC中,若aIA+bIB+cIC=0,且PI=(aPA+bPB+cPC)/(a+b+c),则I为△ABC的内心。
外心判断式
在△ABC中,若|OA|=|OB|=|OC|,则O为△ABC的外心,
此时O满足(OA+OB)·AB=(OB+OC)·BC=(OC+OA)·CA=0。