人教版高中数学 第二章 空间向量的数量积运算课件 北师大选修21.ppt
空间向量的数量积运算空间向量的数量积运算北师大版高中数学选修北师大版高中数学选修2-1第二第二章空间向量与立体几何章空间向量与立体几何2021/8/9 星期一1一、共线向量一、共线向量:零向量与任意向量共线零向量与任意向量共线.1.1.共线向量共线向量:如果表示空间向量的如果表示空间向量的有向线段所在直线互相平行或重合有向线段所在直线互相平行或重合,则这些则这些向量叫做共线向量向量叫做共线向量(或平行向量或平行向量),),记作记作 2.2.共线向量定理共线向量定理:对空间任意两个对空间任意两个向量向量 的充要条件是存在实数的充要条件是存在实数使使2021/8/9 星期一2 推论推论:如果如果 为经过已知点为经过已知点A A且平行且平行已知非零向量已知非零向量 的直线的直线,那么对任一点那么对任一点O,O,点点P P在直线在直线 上的充要条件是存在实数上的充要条件是存在实数t,t,满足等式满足等式OP=OA+tOP=OA+t 其中向量其中向量a叫做直线的叫做直线的方向向量方向向量.OABPa 若若P P为为A,BA,B中点中点,则则2021/8/9 星期一32.2.2.2.共面向量定理共面向量定理共面向量定理共面向量定理:如果两个向量如果两个向量如果两个向量如果两个向量 不共线不共线不共线不共线,则向量则向量则向量则向量 与向量与向量与向量与向量 共面的充要共面的充要共面的充要共面的充要条件是存在实数对条件是存在实数对条件是存在实数对条件是存在实数对 使使使使2021/8/9 星期一4 推论推论:空间一点空间一点P P位于平面位于平面MABMAB内的充内的充要条件是存在有序实数对要条件是存在有序实数对x,yx,y使使 或对空间任一点或对空间任一点O,O,有有 注意：注意：空间四点空间四点P、M、A、B共面共面实数对实数对2021/8/9 星期一5平面向量数量积的相关知识平面向量数量积的相关知识复习：复习：AOBAB2021/8/9 星期一6平面向量的数量积平面向量的数量积2021/8/9 星期一7教学过程一、几个概念一、几个概念1 1）两个向量的夹角的定义两个向量的夹角的定义O OA AB B2021/8/9 星期一82 2）两个向量的数量积）两个向量的数量积注意：注意：两个向量的数量积是数量，而不是向量两个向量的数量积是数量，而不是向量.零向量与任意向量的数量积等于零。零向量与任意向量的数量积等于零。2021/8/9 星期一93 3）射影）射影BAA1B1注意：是轴注意：是轴l l上的正射影上的正射影,A,A1 1B B1 1是一个可正可负的实数，是一个可正可负的实数，它的符号代表向量与它的符号代表向量与l l的方向的相对关系，大小代的方向的相对关系，大小代表在表在l l上射影的长度。上射影的长度。2021/8/9 星期一104)4)空间向量的数量积性质空间向量的数量积性质 注意：注意：性质性质2 2）是证明两向量垂直的依据；）是证明两向量垂直的依据；性质性质3 3）是求向量的长度（模）的依据；）是求向量的长度（模）的依据；对于非零向量对于非零向量 ，有：，有：2021/8/9 星期一115)5)空间向量的数量积满足的运算律空间向量的数量积满足的运算律 注意：注意：数量积不满足结合律数量积不满足结合律2021/8/9 星期一12二、二、课堂练习课堂练习2021/8/9 星期一13三、典型例题三、典型例题例例1：已知：已知m,n是平面是平面 内的两条相交直线，直线内的两条相交直线，直线l与与 的交点为的交点为B，且，且lm，ln，求证：，求证：l 分析：由定义可知，只需证分析：由定义可知，只需证l l与平面与平面内任意直线内任意直线g g垂直。垂直。n nm mgg gmnl ll l要证要证l l与与g g垂直，只需证垂直，只需证lglg0 0而而m m，n n不平行，由共面向不平行，由共面向量定理知，存在唯一的有量定理知，存在唯一的有序实数对序实数对(x,y)(x,y)使得使得 g=xm+yng=xm+yn 要证要证lglg0,0,只需只需l g=l g=xlm+yln=0 xlm+yln=0而而lmlm0 0，lnln0 0故故 lg lg0 02021/8/9 星期一14三三、典型例题典型例题例例1：已知：已知m,n是平面是平面 内的两条相交直线，直线内的两条相交直线，直线l与与 的交点为的交点为B，且，且lm，ln，求证：，求证：l n nm mgg gmnll l证明：在证明：在 内作不与内作不与m m、n n重合的任重合的任一条直线一条直线g,g,在在l l、m m、n n、g g上取非上取非零向量零向量l l、m m、n n、g g，因，因m m与与n n相交，相交，得向量得向量m m、n n不平行，由共面向量不平行，由共面向量定理可知，存在唯一的有序实数定理可知，存在唯一的有序实数对（对（x x，y y），使），使 g=xm+yn,lg=xlm+yln lm=0,ln=0 lg=0 lg 这就证明了直线这就证明了直线l垂直于平面垂直于平面 内的任一条直线，所以内的任一条直线，所以l 2021/8/9 星期一15例例2：已知：在空间四边形：已知：在空间四边形OABC中中,OABC，OBAC，求证：，求证：OCABA AB BC CO O 2021/8/9 星期一16巩固练习：巩固练习：利用向量知识证明三垂线定理利用向量知识证明三垂线定理aA AO OP P2021/8/9 星期一17例例3 3 如图，已知线段在平面如图，已知线段在平面 内，线段内，线段，线段，线段 ，线段，线段，如，如果，求、之间的距离。果，求、之间的距离。解：由，可知解：由，可知.由由 知知.2021/8/9 星期一18例例4 4已知在平行六面体中，已知在平行六面体中，,求对角线的长。求对角线的长。解：解：2021/8/9 星期一191.1.已知线段已知线段 、在平面、在平面 内，线段内，线段，如果，求、之间的距离，如果，求、之间的距离.解：解：2021/8/9 星期一202.2.已知空间四边形的每条边和对角线的长都等于已知空间四边形的每条边和对角线的长都等于 ，点分别是边的中点。，点分别是边的中点。求证：。求证：。证明：因为证明：因为所以所以同理，同理，2021/8/9 星期一213.3.已知空间四边形已知空间四边形，求证：。，求证：。证明：证明：2021/8/9 星期一224.4.如图，已知正方体，如图，已知正方体，和和 相交于相交于点，连结点，连结 ，求证：。，求证：。2021/8/9 星期一23已知空间四边形的每条边和对角线的长都等于已知空间四边形的每条边和对角线的长都等于,点分别是的中点，求下列向量的点分别是的中点，求下列向量的数量积：数量积：作作业业讲讲评评2021/8/9 星期一24ADFCBE2021/8/9 星期一25
