知识讲解_平面向量的基本定理及坐标表示_基础

1、平面向量的基本定理及坐标表示【学习目标】1 .了解平而向量的基本定理及其意义；2 .掌握平面向量的正交分解及其坐标表示：3 .会用坐标表示平面向量的加法、减法与数乘运算：4 .理解用坐标表示的平而向量共线的条件.【要点梳理】要点一：平面向量基本定理1 .平面向量基本定理如果4,公是同一平面内两个不共线的向量，那么对于这个平面内任一向量二，有且只有一对实数4,4，使称+46为，与的线性组合.其中4叫做表示这一平面内所有向量的基底；平面内任一向量都可以沿两个不共线向量的方向分解为两个向量的和，并且这种分解是唯一这说明如果a=4e+46且,那么4=4',4=/.当基底,6；是两个互相垂直的单

2、位向量时，就建立了平而直角坐标系，因此平面向量基本定理实际上是平面向量坐标表示的基础.要点诠释：平面向量基本定理的作用：平面向量基本定理是建立向量坐标的基础，它保证了向量与坐标是一一对应的，在应用时，构成两个基底的向量是不共线向量.2 .如何使用平面向量基本定理平面向量基本定理反映了平面内任意一个向量可以写成任意两个不共线的向量的线性组合.（1）由平面向量基本定理可知，任一平而直线形图形，都可以表示成某些向量的线性组合，这样在解答几何问题时，就可以先把己知和结论表示为向量的形式，然后通过向量的运算，达到解题的目的.（2）在解具体问题时，要适当地选取基底，使其他向量能够用基底来表示.选择了不共线

3、的两个向量1、平而上的任何一个向量都可以用I、唯一表示为>=41+4耳，这样几何问题就转化为代数问题，转化为只含有I、%的代数运算.要点二：向量的夹角已知两个非零向量与h,在平面上任取一点0,作为=Z,痂=B，则ZAOB=6（00<0<80°）叫做与坂的夹角，记为"，坂.当向量力与否不共线时，Z与坂的夹角ee（0°/80°）；当向量Z与坂共线时，若同向，则8=0°：若反向，则9=180°,综上可知向量Z与B的夹角6e0°,180°.当向量£与B的夹角是90,就说与B垂直，记作J.B.要点

4、诠释：(1)向量夹角是指非零向量的夹角，零向量与任何向量不能谈夹角问题.(2)向量7,五是两向量夹角的特殊情况，可以理解为两向量所在直线互相垂直.要点三：平面向量的坐标表示1 .正交分解把一个向量分解为两个互相垂直的向量，叫做把向量正交分解.要点诠释：如果基底的两个基向量司互相垂直，则称这个基底为正交基底，在正交基底下分解向量，叫做正交分解，事实上，正交分解是平而向量基本定理的特殊形式.2 .平面向量的坐标表示如图，在平面直角坐标系内，分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量7、亍作为基底，对于平面上的一个向量由平而向量基本定理可知，有且只有一对实数使得Z=x7+y.这样，平面内的任一向量都可

5、由唯一确定，我们把有序数对(x,y)叫做向量)的(直角)坐标，记作Z=(x,y)，x叫做在x轴上的坐标，y叫做I在y轴上的坐标.把=*,)，)叫做向量的坐标表示.给出了平而向量的直角坐标表示，在平面直角坐标系内，每一个平面向量都可以用一有序数对唯一表示，从而建立了向量与实数的联系，为向量运算数量化、代数化奠定了基础，沟通了数与形的联系.要点诠释：(1)由向量的坐标定义知，两向量相等的充要条件是它们的坐标相等，即Z=Bo=a：2且其=%，其中。=(%,3)乃=。2，。2)*(2)要把点的坐标与向量坐标区别开来.相等的向量的坐标是相同的，但始点、终点的坐标可以不同.比如，若A(2,3),8(5,8

6、),则而=(3,5)；若C«3),D(-l,8),则丽=(3,5),AB=CD,显然A、B、C、D四点坐标各不相同.(3)(0丁)在直角坐标系中有双重意义，它既可以表示一个固定的点，又可以表示一个向量.要点四：平面向量的坐标运算1-平面向量坐标的加法、减法和数乘运算运算坐标语言加法与减法>,记。4=(x!,yj,08二(x：,y：)0A+OB-(xi+x：，yi+y。，OB-0A-(x-Xi,yyJ实数与向量的乘积记a=(x,y),则X”二(x,2y)3 .如何进行平面向量的坐标运算在进行平面向量的坐标运算时，应先将平面向量用坐标的形式表示出来，再根据向量的直角坐标运算法则进行

7、计算.在求一个向量时，可以首先求出这个向量的起点坐标和终点坐标，再运用终点坐标减去起点坐标得到该向量的坐标.求一个点的坐标，可以转化为求该点相对于坐标原点的位置向量的坐标.但同时注意以下几个问题：（1）点的坐标和向量的坐标是有区别的，平而向量的坐标与该向量的起点、终点坐标有关，只有起点在原点时，平而向量的坐标与终点的坐标才相等.（2）进行平面向量坐标运算时，先要分清向量坐标与向量起点、终点的关系.（3）要注意用坐标求向量的模与用两点间距离公式求有向线段的长度是一样的.（4）要清楚向量的坐标与表示该向量的有向线段的起点、终点的具体位置无关，只与其相对位置有关.要点五：平面向量平行（共线）的坐标表

8、示1 .平面向量平行（共线）的坐标表示设非零向量"=（8叫）3=（4,）3），则“/?=yx）=2（x:,yj,即<；或x,yx二y：=0.要点诠释：若"=（七,y）3=（内，）2），则不能表示成上=皂,因为分母有可能为0.x2>'22 .三点共线的判断方法判断三点是否共线，先求每两点对应的向量，然后再按两向量共线进行判定，即已知）>A（xx,y1）,B（x2,y2）,C（x3,y3）,AB=（x：-x-,y：-y:）,AC=（x3-x：,yyJ,若（乙一X）（y3-凶）一（再一再）（凡一%）=°，则A，B,C三点共线.【典型例题】类型一

9、：平面向量基本定理例1.如果1、1是平面夕内两个不共线的向量，那么下列说法中不正确的是（）丸4+62（%，eR）可以表示平而。内的所有向量：对于平面。内任一向量。，使a=+jtie2的实数对（,）有无穷多个；若向量+M4与+/4与共线，则有且只有一个实数几,使得4弓+/44=4（4。+2与）：若实数，使得Xq+"与=0,则x=o.A.B.C.D.【思路点拨】考查平面向量基本定理.【答案】B【解析】由平面向量基本定理可知，是正确的.对于，由平而向量基本定理可知，一旦一个平面的基底确定，那么任意一个向量在此基底下的实数对是唯一的.对于，当向量4。与4弓+/4S均为零向量，即4=4=1=2

10、=。时，满足条件的实数X有无数个.故选B.【总结升华】考查两个向量能否构成基底，主要看两向量是否为非零向量且不共线.此外，一个平而的基底一旦确定，那么平面内任意一个向量都可以由这组基底唯一表示.例2.如图所示，四边形OADB是以向量3=Z,历=B为邻边的平行四边形,C为对角线的交点.又IAI-ABM=BC,CN=CD,试用a,b表示OM,ON.33【解析】由题意，得丽+丽=函，所以丽="一坂,则蔗=；()_各)，ba7=|bc=1(5-),OM=OB+BM=b+-(a-b)=-a+-b.666uIIJ/ON=OC+CN=OC+-CD=-OC=-x-(a+b)=-a+-b.333233

11、【总结升华】用基底表示平面向量，要充分利用向量加法、减法的三角形法则或平面四边形法则结合实数与向量的积的定义，解题时要注意解题途径的优化与组合.举一反三：【变式1】如图，在AABC中，OA=aVB=b,BE:EA=1:2,6是。4中点，线段OE与8厂交于点G,试用基底瓦5表示：(1)OEx(2)BF：(3)OG.【解析】(1)OE=OB+BE=b+-BA3_1_,_.=b+-(OA-OB)一:=b+(a-b)1 -2r二一a+b(2)(3)33BF=OF-OB-OA-b=-a-b22在aqa石中，取加=1的3:.FMHOE1一：FM=-OE2同理：GE/FM一1GE=-FM2，G是3E的中点.

12、-.OG=-(OB+OF)M+-a=-a+-b222242类型二：利用平面向量基本定理证明三点共线问题例3.设两个非零向量1和或不共线.(1)如果AQ=e；-e；,8d=%；+么，CD=-8ei-2e求证：A、C、D三点共线：(2)如果AQ=e；+3,B(j=2e；_3e；,CD=2e-ke且A、B、C三点共线，求k的值.【思路点拨】向量共线的充要条件中要注意当两向量共线时，通常只有非零向量才能表示与之共线的其他向量，要注意待定系数法的运用和方程思想.【解析】(1)证明：而=一,碇=富+药，cZ5=-8-2eT，AC=AB+BC=4el+e=-(-Se-2Z)=-CD,22，不亍与C5共线.又

13、衣与丽有公共点，A、C、D三点共线.(2)AC=AB+BC=(e+2)+(213e2)=32e2,:A、C、D三点共线,，衣与而共线，从而存在实数使得衣=/1历，即3竹2e2=A(2etke2)t由平而向量的基本定理,得3=22-2=一入k【总结升华】证明三点共线问题，可用向量共线来解决，但应注意向量共线与三点共线的区别与联系,当两向量共线且有公共点时，才能得出三点共线.举一反三：【变式1】设s是平而内的一组基底，如果A分=q相，3d=4+3，CD=6e19e2求证：A,C,D三点共线.【解析】因为衣=荏+於=值-4)+值+)=遍-3或=1®,所以;W与丽共线.类型三：平面向量的正交

14、分解例4.如下图，分别用基底；，表示向量£、b.c,并求出它们的坐标.【解析】由图可知2=。印+。月=-2：+3，.二=(-2,3).同理可知办=3：+4=(3,4).c=4z4j=(4,5).举一反三：【变式1】已知O是坐标原点，点M在第二象限，I而l=6jl,NxOM=120°,求两的坐标.【解析】设N4(x,y),则x=6Gcos600=3VJ.>'=673sin600=9,即M(-3>/l0),所以的=(一3>/19).【总结升华】向量的坐标表示是向量的另一种表示方法，对此要从两个方面加深理解：一是相等向量的坐标相同：二是当向量的起点在原点

15、时，终点坐标即为向量的坐标.类型四；平面向量的坐标运算例5.已知4一2,4),8(3,-1),C(3,T),且两=3寸,丽=2而，求M、N及丽的坐标.【思路点拨】根据题意可设出点M、N的坐标，然后利用已知的两个关系式，列方程组，求出坐标.【解析】A(2,4),8(3,l),C(3,Y)4=(1,8),屈=(6,3).CM=3CA=(3,24),CN=2CB=(12,6).设M(x,y),则西=(>+”+4)=(3,24),x+3=3,y+4=24,x=0,y=20M(0,20).同理可求N(9,2),因此丽=(9,一18).M(0,20),N(9,2),MN=(9,-18).【总结升华】

16、向量的坐标是向量的另一种表示形式，它只与起点、终点、相对位置有关，三者中给出任意两个，可求第三个.在求解时，应将向量坐标看做一“整体”，运用方程的思想求解.向量的坐标运算是向量中最常用也是最基本的运算，必须熟练掌握.举一反三：【变式1】已知点A(l,2),8(2,8)以及从。=43,。4=一一84,求点&D的坐标和CO的坐标.33【解析】设点C、D的坐标分别为(再,弘),(,、2)，由题意得/=(N+l,y-2),而=(3,6),砺=(一1一句2-%)，丽=(-3,«6).11_.因为4。=34£。4=一18人，一占-1=1,一,解得12f=2所以点C、D的坐标分别

17、是(0,4),(-2,0),从而而=(一2,-4).类型五：平面向量平行的坐标表示例6.如图所示，在平行四边形ABCD中，A(0,0)、B(3,1)、C(4,3)、D(1,2),M、N分别为DC、AB的中点，求AA/、函的坐标，并判断AM：CW是否共线.【解析】已知A(0,0)、B(3,1)、C(4,3)、D(h2),又M、N分别为DC、AB的中点，由中点坐标公式可得M(2.5,2.5),N(1.5,0.5),AAM=(2.5,2.5),函=(一2.5,-2.5),其坐标满足2.5X(-2.5)-2.5X(-2.5)=0,【总结升华】求出两向量的坐标，验证x»2xyiH)即可.举一反

18、三：【变式1】向量刀=(七12),丽=(4,5),定=(10«),当k为何值时，A、B、C三点共线?【解析】而=而-而=化12)-(4,5)=(攵-4,7),瓦=而一正=(%/2)(10次)=(攵-10,12%).,:A、B、C三点共线，：.BA/CA9RP(k-4)(12-k)-(k-10)X7=0.整理,得k2-9k-22=0.解得心=-2或k2=ll.当k=-2或11时，A、B、C三点共线.【总结升华】以上方法是用了A、B、C三点共线即公共点的两个向量而，瓦共线，本题还可以利=-6A=用A、B、C三点共线O尸8=424+(1-/1)01或2，即得k=-2或11时，A、B、C三k=llzck=一2点共线.【变式2己知向量2=(1,2),h=(1,0)>c=(3,4).若见为实数，(>+4坂)/