2019_2020学年高中数学第2章平面向量2.3.1向量数量积的物理背景与定义2.3.2向量数量积的运算律练习新人教B版必修4
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向量数量积是高中数学中一个重要的概念,特别是在平面向量的学习中,它与物理学中的力、功等概念紧密相连。向量数量积,又称点积或标量积,是两个向量的一种运算,结果是一个标量(即实数)。在物理背景中,向量数量积可以用来计算力对物体所做的功,或者理解为两个向量在同一直线上的投影乘积。 向量数量积的定义是:对于两个向量a和b,它们的数量积a·b等于|a|(a的模长)乘以|b|再乘以两向量之间的夹角的余弦值,即a·b = |a| * |b| * cosθ。如果a和b垂直,那么它们的夹角θ为90度,此时cosθ=0,因此a·b=0,这一点在题目中的命题①和②中有所体现。 向量数量积还遵循一些运算律,例如交换律(a·b=b·a)、分配律(a·(b+c)=a·b+a·c)和结合律((a·b)·c=a·(b·c)),但需要注意的是,向量数量积并不满足消去律,即a·b=0并不意味着a=0或b=0,除非额外条件限制(如命题③和④所示)。 在实际问题中,向量数量积的运算可以帮助我们解决复杂的问题,比如在几何问题中确定角度、长度或者寻找向量的关系。在题目中的例题中,我们可以看到如何通过向量数量积来解决问题,例如计算向量的模长、判断向量的垂直关系以及求解向量的夹角。 在第2题中,利用向量数量积的性质a·(2a-b)=2|a|^2-a·b,可以直接求解出答案。在第3题中,通过展开(3a+2b)·(ka-b)=0,可以找到k的值,这体现了向量数量积的线性特性。第4题中,利用向量的中点性质以及向量数量积的定义,可以求得AP·(PB+PC)的值。 此外,题目还提到了非零向量a和b垂直的条件,即a·b=0,以及向量的模长关系。例如第5题中,通过a+2b与a-2b垂直推导出|a|=2|b|,而第6题中涉及了两个单位向量e1和e2的夹角为60度,利用这个信息可以计算出(e1-e2)·(2e1-e2)的值。 题目的第7题和第8题进一步考察了向量数量积的应用,包括求模长和夹角,这些都是基于向量数量积的定义和性质进行的计算。 总结来说,向量数量积是向量理论中的核心概念,它不仅与几何和物理紧密关联,而且在解决数学问题时起着至关重要的作用。理解和熟练掌握向量数量积的定义、运算律及其应用,是高中数学学习中不可或缺的部分。
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