2025高考帮备考教案数学第六章 平面向量、复数第1讲 平面向量的概念及线性运算含答案.docx
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1、2025高考帮备考教案数学第六章平面向量、复数第六章平面向量、复数第1讲平面向量的概念及线性运算课标要求命题点五年考情命题分析预测1.通过对力、速度、位移等的分析,了解平面向量的实际背景,理解平面向量的意义和两个向量相等的含义.2.理解平面向量的几何表示和基本要素.3.借助实例和平面向量的几何表示,掌握平面向量加、减运算及运算规则,理解其几何意义.4.掌握平面向量数乘运算及运算规则,理解其几何意义.理解两个平面向量共线的含义.5.了解平面向量的线性运算性质及其几何意义.平面向量的有关概念2022新高考卷T3本讲命题热点为平面向量的线性运算、共线向量定理的应用,一般以选择题、填空题的形式出现,难
2、度不大.预计2025年高考命题稳定,备考时注意对向量的几何意义的理解和应用.平面向量的线性运算2022新高考卷T3;2020全国卷T14;2020新高考卷T3共线向量定理的应用学生用书P1121.平面向量的有关概念名称定义备注向量既有大小又有方向的量;向量的大小叫做向量的长度(或模).平面向量是自由向量.零向量长度为0的向量.零向量记作0,其方向是任意的.单位向量长度等于1个单位长度的向量.与非零向量a共线的单位向量为aa和aa.平行向量(共线向量)方向相同或相反的非零向量.0与任意向量平行(共线).相等向量长度相等且方向相同的向量.相等向量一定是平行向量,平行向量不一定是相等向量.相反向量长
3、度相等且方向相反的两个向量.若a,b互为相反向量,则ab.0的相反向量为0.注意 (1)0是一个向量,0是一个实数,00.(2)两个向量不能比较大小,只能判断它们是否相等,但它们的模可以比较大小.2.平面向量的线性运算向量运算定义法则(或几何意义)运算律加法求两个向量和的运算.三角形法则平行四边形法则(1)abba.(2)(ab)ca(bc).减法求a与b的相反向量b的和的运算叫做a与b的差.三角形法则aba(b).数乘求实数与向量a的积的运算.(1)aa.(2)当0时,a与a的方向相同;当0时,a与a的方向相反;当0时,a0.(1)(a)a(a).(2)()aaa.(3)(ab)ab.注意
4、利用三角形法则时,两向量要首尾相连;利用平行四边形法则时,两向量要有相同的起点.常用结论向量运算的常用结论(1)若P为线段AB的中点,O为平面内任一点,则OP12(OAOB).(2)对于任意两个向量a,b,都有:ababab;ab2ab22(a2b2).注意 当a,b不共线时:式的几何意义是三角形中两边之和大于第三边,两边之差的绝对值小于第三边;式的几何意义是平行四边形中两邻边的长与两对角线的长之间的关系.3.共线向量定理向量a(a0)与b共线的充要条件:存在唯一一个实数,使ba.注意 (1)只有非零向量才能表示与之共线的其他向量.(2)两向量共线包含同向共线和反向共线两种情况.1.下列说法正
5、确的是(D)A.零向量是唯一没有方向的向量B.单位向量都相等C.a与b同向,且ab,则abD.两个向量平行是这两个向量相等的必要不充分条件2.新高考卷若D为ABC的边AB的中点,则CB(A)A.2CDCAB.2CACDC.2CDCAD.2CACD解析解法一因为D是AB的中点,所以AB2AD,所以CBCAABCA2ADCA2(CDCA)2CDCA,故选A.解法二因为D是AB的中点,所以CD12(CACB),即2CDCACB,所以CB2CDCA,故选A.3.已知向量a,b,若a2,b4,则ab的取值范围是2,6.解析由ababab,得2ab6.4.已知a与b是两个不共线的向量,且向量ab与(b3a
6、)共线,则13.解析由题意知存在kR,使得abk(b3a),所以k,1=3k,解得k13,13.学生用书P113命题点1平面向量的有关概念例1 (1)下列说法正确的是 (B)A.若两个向量相等,则它们的起点相同,终点相同B.若A,B,C,D是不共线的四点,且ABDC,则四边形ABCD为平行四边形C.ab的充要条件是ab且abD.已知,为实数,若ab,则a与b共线解析A错误,两个向量是否相等只与模及方向有关,与位置无关;B正确,因为ABDC,所以ABDC且ABDC,又A,B,C,D是不共线的四点,所以四边形ABCD为平行四边形;C错误,当ab且ab时还可能是ab,所以“ab且ab”是“ab”的必
7、要不充分条件;D错误,当0时,a与b可以为任意向量,满足ab,但a与b不一定共线.故选B.(2)设a,b都是非零向量,下列四个条件中,使aabb成立的充分条件是(C)A.abB.abC.a2bD.ab且ab解析因为向量aa的方向与向量a的方向相同,向量bb的方向与向量b的方向相同,且aabb,所以向量a与向量b的方向相同,故可排除选项A,B,D.当a2b时,aa2b2bbb,故a2b是aabb成立的充分条件.方法技巧向量有关概念的关注点(1)向量定义的关键是方向和长度.(2)非零向量的平行具有传递性.(3)平行向量即共线向量的关键是方向相同或相反,长度没有限制.(4)向量可以平移,平移后的向量
8、与原向量是相等向量.(5)向量aa是与向量a同方向的单位向量.训练1 下列说法正确的是(B)A.相反向量就是方向相反的向量B.a,b,c为非零向量,若ab,bc,则acC.若a与b共线,则ab或abD.若a为平面内的某个向量,a0为单位向量,则aaa0解析对于A,相反向量是方向相反,长度相等的两个向量,故A错误;对于C,若向量a与b共线,则a与b的方向相同或相反,但长度不一定相等,故C错误;对于D,a与aa0 的模相等,但方向不一定相同,故D错误;易知B正确.故选B.命题点2平面向量的线性运算角度1向量加、减法的几何意义例2 (1)多选P是ABC所在平面内一点,且满足PBPCPBPC2PA0,
9、则ABC不可能是(AD)A.钝角三角形B.直角三角形C.等腰三角形D.等边三角形解析设D为边BC的中点,则PBPC2PD,由已知有CB2PD2PA2AD,所以ABC为直角三角形,故选AD.(2)全国卷设a,b为单位向量,且ab1,则ab3.解析解法一如图,四边形OACB为平行四边形,设OAa,OBb,利用平行四边形法则得OCab,abab1,OAC为正三角形,BAab232a3.解法二a,b为单位向量,且ab1,(ab)21,112ab1,ab12,ab2a2b22ab112(12)3,ab3.方法技巧利用向量加、减法的几何意义解决问题的思路(1)根据两个向量的和与差,构造相应的平行四边形或三
10、角形,再结合其他知识求解;(2)平面几何中,如果出现平行四边形或可能构造出平行四边形或三角形的问题,那么可考虑利用向量知识来求解.角度2向量的线性运算例3 2022新高考卷在ABC中,点D在边AB上,BD2DA.记CAm,CDn,则CB(B)A.3m2nB.2m3nC.3m2nD.2m3n解析因为BD2DA,所以AB3AD,所以CBCAABCA3ADCA3(CDCA)2CA3CD2m3n.故选B.方法技巧向量的线性运算问题的求解策略(1)利用三角形法则或平行四边形法则求解;(2)利用相等向量、相反向量、共线向量以及三角形中位线等,把未知向量转化为与已知向量有直接关系的向量进行求解.角度3根据向
11、量线性运算求参数例4 在ABC中,点D在线段BC上,且BD2DC,点O在线段CD上(与点C,D不重合).若AOxAB(1x)AC,则x的取值范围是(C)A.(0,1)B.(23,1)C.(0,13) D.(13,23)解析设BOBC,(23,1),则AOABBOABBC(1)ABACxAB(1x)AC,则x1(0,13).故选C.方法技巧求参数问题可以通过向量的线性运算将向量表示出来,进行比较,构造方程(组)求解.训练2 (1)多选在梯形ABCD中,ABCD,AB2CD,AC与BD相交于点O,则下列结论正确的是(ABD)A.ACAD12ABB.OA2OC0C.OA23CD13CBD.ABBCC
12、DDA0解析对于A,ACADDC12AB,故A正确.对于B,由题知COAOCDAB12,所以OA2OC0,故OA2OC0,故B正确.对于C,OA23CA23(CBAB)23(CB2CD)23CB43CD,故C错误.对于D,ABBCCDDAACCA0,故D正确.故选ABD.(2)在ABC中,AB2,BC33,ABC30,AD为BC边上的高.若ADABAC,则13.解析如图,AD为BC边上的高,ADBC.AB2,ABC30,BD313BC,ADABBDAB13BCAB13(ACAB)23AB13AC.又ADABAC,23,13,故13.命题点3共线向量定理的应用例5 (1)已知O为ABC内一点,且
13、AO12(OBOC),ADtAC,若B,O,D三点共线,则t(B)A.14B.13C.12D.23解析设E是BC边的中点,则12(OBOC)OE,由题意得AOOE,所以AO12AE14(ABAC)14AB14tAD,又因为B,O,D三点共线,所以1414t1,解得t13.故选B.(2)全国卷设向量a,b不平行,向量ab与a2b平行,则实数12.解析因为ab与a2b平行,所以存在R,使得ab(a2b),即()a(12)b0.因为向量a,b不平行,所以0,120,解得12.方法技巧利用共线向量定理解题的策略(1)利用abab(b0)求解.(2)当两向量共线且有公共点时,才能得出三点共线,即A,B,
14、C三点共线AB,AC共线.(3)若a与b不共线且ab,则0.(4)OAOBOC(,为实数),若A,B,C三点共线,则1.注意 OAOBOC中的三个向量的起点相同时,才有A,B,C三点共线1.训练3 (1)已知e1,e2是平面内两个不共线的向量,OA3e12e2,OB4e1ke2,OC5e14e2,若A,B,C三点共线,则实数k的值为(A)A.1B.0C.1D.2解析解法一因为OA3e12e2,OB4e1ke2,OC5e14e2,所以ABOBOA(4e1ke2)(3e12e2)e1(k2)e2,ACOCOA(5e14e2)(3e12e2)2e16e2,又A,B,C三点共线,所以存在唯一的实数,使
15、得ABAC,即e1(k2)e2(2e16e2),所以2=1,6k2,解得k1,12,故选A.解法二根据题意,设OAxOB(1x)OC,则3e12e24x5(1x)e1kx4(1x)e2,因为e1,e2是平面内两个不共线的向量,所以4x+5(1x)=3,kx4(1x)=2,得x=2,k1.故选A.(2)2023湖北天门中学、仙桃中学等校5月联考如图,在ABC中,AD为BC边上的中线,G为ABC的重心,M,N分别为线段AB,AC上的动点,且M,N,G三点共线,若AMAB(0),ANAC(0),则4的最小值为(B)A.32B.3C.2D.94解析由题意得AG23AD2312(ABAC)13(ABAC
16、)13(1AM1AN),由于M,N,G三点共线,故13131.故4(4)(1313)534335324333,当且仅当433,即1,12时等号成立,故4的最小值为3,故选B.学生用书P115等和线的应用例6 全国卷在矩形ABCD中,AB1,AD2,动点P在以点C为圆心且与BD相切的圆上.若APABAD,则的最大值为(A)A.3B.22C.5D.2解析解法一如图,过点C作CEBD交直线AB于点E,因为APABAD,则由等和线定理可知,当等和线l与圆相切时,最大,设此时l与直线AB交于点F,则易知ABBEEF,此时AFABABBEEFAB3ABAB3.解法二以A为坐标原点,AB,AD所在直线分别为
17、x轴、y轴建立如图所示的平面直角坐标系,则A(0,0),B(1,0),C(1,2),D(0,2).可得直线BD的方程为2xy20,点C到直线BD的距离d2221225,所以圆C的方程为(x1)2(y2)245.因为点P在圆C上,所以可设P(1255cos ,2255sin ).易知AB(1,0),AD(0,2),APABAD(,2),所以1+255cos,2+255sin=2,所以2255cos 55sin 2sin()3,其中满足tan 2.所以的最大值为3.方法技巧等和线定理:如图,对于平面内一组基底OA,OB及任一向量OP,OPOAOB(,R),若点P在直线AB上或在平行于AB的直线A1
18、B1上,则k(定值)且kOPOFOB1OBOA1OA(F为OP与AB的交点),反之也成立.我们把直线AB以及与直线AB平行的直线A1B1称为等和线.推导:由三点共线结论推导等和线定理,由三点共线结论可知,若OFxOAyOB(x,yR),则xy1,由OAB与OA1B1相似,必存在一个常数k(kR),使得OPkOF,则OPkOFkxOAkyOB,又OPOAOB(,R),所以k(xy)k.反之也成立.训练4 在扇形AOB中,C为弧AB上的一个动点,AOB60.若OCxOAyOB,则x3y的取值范围是1,3.解析解法一如图1,在OB上取一点D,使OB3OD,连接AD,与OC交于点E,过C作CFAD,交
19、OB于点F,则OCxOAyOBxOA3yOD,所以x3yOCOEOFOD.当C,A重合时,OFOD最小,为1;当C,B重合时,OFOD最大,为3,所以x3y的取值范围是1,3.图1图2解法二(坐标法)设扇形AOB的半径为1,以O为原点,建立如图2所示的平面直角坐标系,则B(1,0),A(12,32),设BOC,03,则C(cos ,sin ),OC(cos ,sin )x(12,32)y(1,0),即cosx2y,sin32x,解得x23sin3,ycos3sin3,所以x3y23sin33cos 3sin 3cos 33sin .令g()3cos 33sin (03),易知g()在0,3上单
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