【向量的概念与表示】
向量是数学中一种表示既有大小又有方向的量,它起源于现实生活中诸如力、速度、位移等物理概念。在高中一年级数学必修4的第二章,我们将深入探讨平面向量。向量的定义是具有大小和方向的量,可以用有向线段来表示,其起点和终点分别代表了向量的起点和终点。向量可以用图形表示,即以起点为原点,终点为端点的有向线段;也可以用字母表示,如向量a、b等。
向量的几个核心概念如下:
1. **向量的模**:向量的长度,表示向量的大小,记作|a|或mod(a)。
2. **零向量**:长度为零的向量,通常记作0或**0**,它指向任何点都是相同的向量。
3. **单位向量**:模为1的向量,表示方向,例如在平面直角坐标系中,起点在原点的单位向量终点形成的轨迹是单位圆。
4. **平行向量**:方向相同或相反的向量,它们在二维空间中可以互相平移重合。
5. **共线向量**:方向相同或相反且在同一直线上的向量,这并不意味着它们必须是相反向量。
6. **相等向量**:大小相等且方向相同的向量,即使起点不同,只要方向和长度一致,两个向量就相等。
区分平行向量、相等向量和共线向量是学习的重点。平行向量可能相等,也可能只是方向相同;相等向量一定是共线向量,但共线向量不一定相等,除非它们的大小也相等。
【典型例题解析】
例1中,正确的理解应为:
(1)零向量虽然没有长度,但有方向,它是任意方向的;
(2)平面中的单位向量有无数个,方向各异;
(3)方向相反的向量是共线向量,但共线向量可以方向相同;
(4)如果ar和br是共线向量,且/ /bcrr,那么ar和cr可能方向相同,也可能相反;
(5)相等向量一定是共线向量,因为它们方向相同且长度相等。
例2中,要找到与EFuuur共线、相等或判断向量是否相等,需要根据正六边形的性质和向量的基本概念进行分析。
【课堂练习】
1. 错误的判断应修正为:
(1)向量ABuuur和CDuuur共线,意味着它们在同一直线上,但ABCD四点不一定共线;
(2)单位向量大小相等,但方向可以不同,因此它们不一定相等;
(3)一个向量与其相反向量大小相等,但方向相反,所以不相等;
(4)平行四边形ABCD是当且仅当AB=DC,AD=BC;
(5)共线向量起点不同,终点可能相同也可能不同,取决于它们的长度。
2. 如果||2OA=uuur,则点A构成的图形是半径为2的圆。
3. 四边形ABCD的形状无法仅凭向量信息确定,需要更多条件。
4. 与ar方向相同的单位向量是ar/|ar|,其中|ar|是向量ar的模。
5. 要证明EFNMuuuruuuur,利用中点性质和向量相加法则。
6. 飞机的飞行路径可以通过向量加法来描述。从甲到乙的向量是北偏东30°,然后乙到丙是南偏东30°,最后丙到丁是西南方向。将这些向量相加,可以得到丁相对于甲的向量,从而确定丁的方位和距离。
【课堂小结】
在接下来的2.2.1向量的加法中,我们将学习向量加法的定义、三角法则和平行四边形法则。向量的加法遵循交换律(a+b=b+a)和结合律((a+b)+c=a+(b+c)),并且能够通过这两种法则来构造和向量。向量加法的几何作法包括三角形法则和平行四边形法则,三角形法则适用于任何两个向量,而平行四边形法则仅适用于非共线向量。掌握这些基本概念和法则对于后续的向量运算和应用至关重要。