第 六 章 · 必修第二册
平面向量及其应用
向量是"带方向的数"——它让几何问题变成代数运算。本章从向量的概念与运算入手,建立基底与坐标两套语言,最后用正弦定理、余弦定理解三角形,把向量变成解决几何与物理问题的利器。
6.1 平面向量的概念
概念既有大小,又有方向
向量是具有大小和方向的量,用有向线段 AB(起点 A 指向终点 B)或黑体字母 a 表示。线段 AB 的长度叫向量的模,记作 |AB|。
特殊向量:
① 零向量 0:长度为 0,方向任意(约定与任何向量平行);
② 单位向量:长度为 1 的向量(方向可各不相同——"单位向量都相等"是错的!);
③ 相等向量:长度相等且方向相同(与起点位置无关);
④ 平行向量(共线向量):方向相同或相反的非零向量。
① 零向量 0:长度为 0,方向任意(约定与任何向量平行);
② 单位向量:长度为 1 的向量(方向可各不相同——"单位向量都相等"是错的!);
③ 相等向量:长度相等且方向相同(与起点位置无关);
④ 平行向量(共线向量):方向相同或相反的非零向量。
易错:|a| = |b| 推不出 a = b(方向可能不同);向量可以平移,自由向量与位置无关。
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6.2 平面向量的运算
概念加减、数乘与数量积
| 运算 | 法则 | 要点 |
|---|---|---|
| 加法 | 三角形法则(首尾相接)/ 平行四边形法则(共起点) | 和向量从起点指向终点 |
| 减法 | a − b = a + (−b) | 共起点时,差向量指向被减数 |
| 数乘 λa | |λ| 倍长度;λ>0 同向,λ<0 反向 | λa 与 a 共线 |
| 数量积 | a·b = |a||b|cos θ | 结果是数量不是向量!θ 为夹角 |
数量积性质:a⊥b ⇔ a·b = 0;a·a = |a|²;投影 = |b|cosθ(b 在 a 方向上的投影长度)。运算律:交换律成立,分配律成立,但结合律不成立((a·b)·c 无意义)。
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6.3 平面向量基本定理及坐标表示
概念基底分解与坐标运算
平面向量基本定理:若 e₁、e₂ 是同一平面内不共线的两个向量,则任意向量 a 都可表示为 a = λ₁e₁ + λ₂e₂,且表示方式唯一。{e₁, e₂} 称为一组基底。
取标准正交基 i、j,就得坐标:a = (x, y)。坐标运算:
a + b = (x₁+x₂, y₁+y₂); λa = (λx, λy); a·b = x₁x₂ + y₁y₂
两个重要公式:
模:|a| = √(x² + y²); 夹角:cos θ = (x₁x₂ + y₁y₂) / (√(x₁²+y₁²) · √(x₂²+y₂²))
共线判定:a ∥ b ⇔ x₁y₂ − x₂y₁ = 0
模:|a| = √(x² + y²); 夹角:cos θ = (x₁x₂ + y₁y₂) / (√(x₁²+y₁²) · √(x₂²+y₂²))
共线判定:a ∥ b ⇔ x₁y₂ − x₂y₁ = 0
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6.4 平面向量的应用 · 解三角形
概念正弦定理与余弦定理
余弦定理:a² = b² + c² − 2bc·cos A (A 为边 a 的对角)
正弦定理:asin A = bsin B = csin C = 2R(R 为外接圆半径)
选型口诀:已知"两边夹角"(SAS) 或三边(SSS) → 余弦定理;已知"两角一边"(AAS/ASA) 或两边对角(SSA,注意多解) → 正弦定理。面积公式:S = ½ab·sin C。