高中数学 第2章 平面向量 2.2 向量的线性运算例题与探究 苏教版必修4-苏教版高一必修4数学试题VIP免费

高中数学第2章平面向量2.2向量的线性运算例题与探究苏教版必修4典题精讲例1已知向量a、b，比较|a+b|与|a|+|b|的大小.思路分析：因为向量包含长度和方向，所以在比较和向量长度的大小时，要考虑其方向.解：(1)当a、b至少有一个为零向量时，有|a+b|=|a|+|b|；(2)当a、b为非零向量且a、b不共线时，有|a+b|<|a|+|b|；(3)当a、b为非零向量且a、b同向共线时，有|a+b|=|a|+|b|；(4)当a、b为非零向量且a、b异向共线时，有|a+b|<|a|+|b|.绿色通道：解答本题可利用向量加法的三角形法则，作出草图辅助解答.关键是准确、恰当地进行分类处理.变式训练已知向量a、b，讨论|a-b|、|a|+|b|和||a|-|b||的大小.思路解析：(1)当a、b至少有一个为零向量时，有|a-b|=|a|+|b|=||a|-|b||；(2)当a、b为非零向量，且a、b不共线时，有|a|+|b|>|a-b|>||a|-|b||；(三角形两边之和大于第三边，三角形两边之差小于第三边的向量表示)当a、b为非零向量，且a、b同向共线时,|a|+|b|>|a+b|=||a|-|b||,当a，b为非零向量，且a，b异向共线时，|a|+|b|=|a+b|>||a|-|b||,所以|a|+|b|≥|a-b|≥||a|-|b||.例2化简下列各式：(1)；(2)［(4a-3b)+b-(6a-7b)］.思路分析：对于(1)，可以利用三角形法则对向量进行分解；对于(2),利用向量线性运算的运算法则化简.解：(1)=0+2=2；(2)［(4a-3b)+b-(6a-7b)］=(4a-3b+b-a+b)=［(4-)a+(-3++)b］=(a-b)=a-b.绿色通道：向量加法的三角形法则可以推广为多边形法则，另一方面可以把任何一个向量用两个向量的和或差来表示，使用向量的数乘的结合律与分配律可以化简向量式子.变式训练(2006全国高考卷Ⅰ，理9)设平面向量a1、a2、a3的和a1+a2+a3=0.如果向量b1、b2、b3满足|bi|=2|ai|，且ai顺时针旋转30°后与bi同向，其中i=1,2,3，则()A.-b1+b2+b3=0B.b1-b2+b3=0C.b1+b2-b3=0D.b1+b2+b3=0思路解析：如图2-2-8所示,图2-2-8 |bi|=2|ai|,假设旋转角度的方向为逆时针,可得△OAB∽△OA′B′且相似比为1∶2.a1+a2+a3=0,b1+b2+b3=0.答案：D例3已知两个非零向量e1和e2不共线，且ke1+e2和e1+ke2共线，求实数k的值.思路分析：向量a,b共线,则一定存在实数λ,使a=λb成立.解： ke1+e2和e1+ke2共线，∴存在实数λ，使得ke1+e2=λ(e1+ke2).∴(k-λ)e1=(λk-1)e2. e1和e2不共线，∴∴k=±1.绿色通道：本题从正反两方面运用了向量数乘的几何意义，利用共线得到关于k的方程，用待定系数法解决问题.变式训练若3m+2n=a，m-3n=b，其中a、b是已知向量，求m、n.思路分析：此题可把已知条件看作向量m、n的方程，通过方程组求解m、n.解:记3m+2n=a,①m-3n=b,②3×②，得3m-9n=3b.③①-③,得11n=a-3b.∴n=a-b.④将④代入②,有m=b+3n=a+b.例4一艘船以5km/h的速度向垂直于对岸的方向行驶，航船实际航行方向与水流方向成30°角，求水流速度和船实际速度.思路分析：本题要求的是速度，而速度是向量，因此可以用向量表示速度，然后用向量加法合成速度即可.图2-2-9解：如图2-2-9，表示水流速度，表示船垂直于对岸方向行驶的速度，表示船的实际速度，∠AOC=30°，||=5km/h， 四边形ABCD为矩形，∴||=||cot30°=，||==10.∴水流速度为km/h,船实际速度为10km/h.绿色通道：用向量法解决物理问题的步骤为：(1)用向量表示物理量；(2)进行向量运算；(3)回扣解决问题.变式训练一架执行救灾任务的飞机从A地按北偏西30°的方向飞行300km后到达B地，然后向C地飞行.已知C地在A地北偏东60°的方向处，且A、C两地相距300km，求飞机从B地向C地飞行的方向及B、C两地的距离.思路分析：首先根据题意作出图形(如图2-2-10)，然后由A地确定B、C两地的方位与距离.解：根据题意和图形，可知∠BAC=90°，||=||=300km，则可得||=km；又由于∠ABC=45°,A地在B地东偏南60°的方向处，可知C地在B地东偏南15°的方向处.图2-2-10问题探究问题1已知n个向量，依次把这n个向量首尾相连.以第一个向量的起点为起点,第n个向量的终点为终点的向量叫做这n个向量的和向量.A1、A2、A3是平面内不共线的三点，则等于什么？对于平面上不共线的四点A1、A2、A3、A4上述结论是否成立？又等于多少?导思：求多个向量的和，需要连续使用三角形法则，这也可以看作是应用了多边形法则...