【新高考复习】第三节 第1课时 系统知识牢基础——平面向量的数量积 教案

第三节平面向量的数量积及其应用第1课时系统知识牢基础——平面向量的数量积知识点一平面向量的数量积1．向量的夹角(1)定义：已知两个非零向量a和b，作OA―→＝a，OB―→＝b，则∠AOB就是向量a与b的夹角．(2)范围：设θ是向量a与b的夹角，则0°≤θ≤180°.(3)共线与垂直：若θ＝0°，则a与b同向；若θ＝180°，则a与b反向；若θ＝90°，则a与b垂直．2．平面向量的数量积(1)定义：已知两个非零向量a与b，它们的夹角为θ，则数量|a||b|cosθ叫做a与b的数量积(或内积)，记作a·b，即a·b＝|a||b|cosθ，规定零向量与任一向量的数量积为0，即0·a＝0.(2)几何意义：数量积a·b等于a的长度|a|与b在a的方向上的投影|b|cosθ的乘积．[提醒](1)数量积a·b也等于b的长度|b|与a在b方向上的投影|a|cosθ的乘积，这两个投影是不同的．(2)a在b方向上的投影也可以写成a·b|b|，投影是一个数量，可正可负也可为0，它的符号取决于θ角的范围．3．向量数量积的性质设a，b是两个非零向量，e是单位向量，α是a与e的夹角，于是我们就有下列数量积的性质：(1)e·a＝a·e＝|a||e|cosα＝|a|cosα.(2)a⊥b⇔a·b＝0.(3)a，b同向⇔a·b＝|a||b|；a，b反向⇔a·b＝－|a||b|.特别地a·a＝|a|2＝a2或|a|＝a·a.(4)若θ为a，b的夹角，则cosθ＝a·b|a||b|.(5)|a·b|≤|a|·|b|.4．谨记常用结论(a±b)2＝|a±b|2＝|a|2±2a·b＋|b|2＝a2±2a·b＋b2；a2－b2＝(a＋b)(a－b)．以上结论可作为公式使用．5．平面向量数量积的运算律(1)a·b＝b·a(交换律)．(2)λa·b＝λ(a·b)＝a·λ(b)(结合律)．(3)(a＋b)·c＝a·c＋b·c(分配律)．[提醒]对于实数a，b，c有(a·b)·c＝a·(b·c)，但对于向量a，b，c而言，(a·b)·c＝a·(b·c)不一定成立，即不满足向量结合律．这是因为(a·b)·c表示一个与c共线的向量，而a·(b·c)表示一个与a共线的向量，而a与c不一定共线，所以(a·b)·c＝a·(b·c)不一定成立．[重温经典]1．(教材改编题)设a，b是非零向量．“a·b＝|a||b|”是“a∥b”的()A．充分不必要条件B．必要不充分条件C．充要条件D．既不充分也不必要条件解析：选A设a与b的夹角为θ.因为a·b＝|a|·|b|cosθ＝|a|·|b|，所以cosθ＝1，即a与b的夹角为0°，故a∥b.当a∥b时，a与b的夹角为0°或180°，所以a·b＝|a|·|b|cosθ＝±|a|·|b|，所以“a·b＝|a|·|b|”是“a∥b”的充分不必要条件．2．已知向量a，b满足|a|＝1，|b|＝23，a与b的夹角的余弦值为sin17π3，则b·(2a－b)等于()A．2B．－1C．－6D．－18解析：选D∵a与b的夹角的余弦值为sin17π3＝－32，∴a·b＝－3，b·(2a－b)＝2a·b－b2＝－18.3．已知a·b＝－122，|a|＝4，a和b的夹角为135°，则|b|的值为()A．12B．6C．33D．3解析：选B因为a·b＝|a||b|cos135°＝－122，所以|b|＝－1224×－22＝6.4．(易错题)已知|a|＝5，|b|＝4，a与b的夹角θ＝120°，则向量b在向量a方向上的投影为________．解析：由数量积的定义知，b在a方向上的投影为|b|cosθ＝4×cos120°＝－2.答案：－25．已知两个单位向量e1，e2的夹角为π3，若向量b1＝e1－2e2，b2＝3e1＋4e2，则b1·b2＝________.解析：b1·b2＝(e1－2e2)·(3e1＋4e2)＝3|e1|2－2e1·e2－8|e2|2.其中|e1|2＝|e2|2＝1，e1·e2＝|e1|·|e2|·cosπ3＝1×1×12＝12，所以b1·b2＝－6.答案：－66.如图，在△ABC中，AB＝3，AC＝2，D是边BC的中点，则AD―→·BC―→＝________.解析：AD―→·BC―→＝12(AB―→＋AC―→)·(－AB―→＋AC―→)＝12(－AB―→2＋AC―→2)＝－52.答案：－52知识点二平面向量数量积的坐标表示已知非零向量a＝(x1，y1)，b＝(x2，y2)，a与b的夹角为θ.结论几何表示坐标表示模|a|＝a·a|a|＝x21＋y21夹角cosθ＝a·b|a||b|cosθ＝x1x2＋y1y2x21＋y21·x22＋y22a⊥b的充要条件a·b＝0x1x2＋y1y2＝0|a·b|与|a||b|的关系|a·b|≤|a||b||x1x2＋y1y2|≤x21＋y21x22＋y22[重温经典]1．(多选)设向量a＝(2,0)，b＝(1,1)，则()A．|a|＝|b|B．(a－b)∥bC．(a－b)⊥bD．a与b的夹角为π4解析：选CD因为a＝(2,0)，b＝(1,1)，所以|a|＝2，|b|＝2，所以|a|≠|b|，故A错误；因为a＝(2,0)，b＝(1,1)，所以a－b＝(1，－1)，所以(a－b)与b不平行，故B错误；又(a－b)·b＝1－1＝0，故C正确；又cos〈a，b〉＝a·b|a|·|b|＝222＝22，所以a与b的夹角为π4，故D正确．2．已知向量a＝(2,1)，b＝(－1，k)，a·(2a－b)＝0，则k＝________.解析：∵2a－b＝(4,2)－(－1，k)＝(5,2－k)，由a·(2a－b)＝0，得(2,1)·(5,2－k)＝0，∴10＋2－k＝0，解得k＝12.答案：123．已知向量a与b的夹角为60°，且a＝(－2，－6)，|b|＝10，则a·b＝________.解析：因为a＝(－2，－6)，所以|a|＝－22＋－62＝210，又|b|＝10，向量a与b的夹角为60°，所以a·b＝|a||b|cos60°＝210×10×12＝10.答案：104．(易错题)向量a＝(3,4)在b＝(1，－1)方向上的投影为________．解析：a在b方向上的投影为a·b|b|＝－22.答案：－225．(教材改编题)a，b为平面向量，已知a＝(4,3)，2a＋b＝(3,18)，则a，b夹角的余弦值等于________．解析：设b＝(x，y)，则2a＋b＝(8＋x,6＋y)＝(3,18)，所以8＋x＝3，6＋y＝18，解得x＝－5，y＝12，故b＝(－5,12)，所以cosa，b＝a·b|a||b|＝1665.答案：16656．(易错题)已知向量a＝(2,7)，b＝(x，－3)，且a与b的夹角为钝角，则实数x的取值范围为____________________．解析：由a·b＝2x－210，得x212，当a与b共线时，2x＝7－3，则x＝－67，故x的取值范围为x212且x≠－67.答案：－∞，－67∪－67，2127．向量a＝(1,2)，b＝(－1,1)，若ka＋b与b互相垂直，则实数k的值为________．解析：∵ka＋b＝(k－1,2k＋1)，b＝(－1,1)，∴(ka＋b)·b＝(k－1)×(－1)＋2k＋1＝k＋2＝0，k＝－2.答案：－2