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文件名称:112空间向量的数量积运算(重难点突破)原卷版.docx
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更新时间:2025-05-27
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文档摘要

1.1.2空间向量的数量积运算

(一)、回顾平面向量

1.平面向量基本定理

如果QUOTE是同一平面内的两个向量,那么对于这一平面内的任意向量QUOTE,

一对实数QUOTE使QUOTE,其中不共线的向量QUOTE叫表示这一平面内所有向量的一组基底。

结论:(1)若向量QUOTE,QUOTE不共线,则QUOTE的等价条件是QUOTE;

(2)三终点A,B,C共线?存在实数QUOTE使得QUOTE=QUOTE,且QUOTE

2.两个向量的夹角

(1)定义:一直两个非零向量QUOTE,作QUOTE,则∠QUOTE叫做QUOTE与QUOTE的夹角。

(2)范围:夹角QUOTE的取值范围是。

①当QUOTE与QUOTE同向时,QUOTE=;②反向时,QUOTE=;③当QUOTE与QUOTE垂直时,QUOTE=,并记作QUOTE⊥QUOTE。3.两向量的夹角分别是锐角与钝角的充要条件

(1)QUOTE与QUOTE的夹角是锐角?QUOTE·QUOTE0且QUOTE与QUOTE不共线;

(2)QUOTE与QUOTE的夹角是钝角?QUOTE·QUOTE0且QUOTE与QUOTE不共线。

4.平面向量的数量积

(1)定义:QUOTE·QUOTE=,规定QUOTE·QUOTE=;

(2)坐标表示:QUOTE·QUOTE=,其中QUOTE;

(3)运算律

①交换律:QUOTE·QUOTE=;②结合律QUOTE·QUOTE=;

③数乘:QUOTE·QUOTE=.

(4)在QUOTE方向上的投影是;

(5)·QUOTE的几何意义:数量积QUOTE·QUOTE等于的QUOTE模|QUOTE|与QUOTE在的QUOTE方向上的投影的乘积。

5.向量数量积的性质

设QUOTE,QUOTE都是非零向量,是与QUOTE方向相同的单位向量,QUOTE是QUOTE与QUOTE的夹角,则

(1)QUOTE==;(2)QUOTE⊥QUOTE?;(3)QUOTE·QUOTE=;(4)|·QUOTE|≤|QUOTE|·|QUOTE|.

(二)、学习空间向量

知识点一:空间向量数量积的运算

空间向量的数量积

(1)、定义:已知两个非零向量a,b,则|a||b|cos〈a,b〉叫做a,b的数量积,记作a·b.即a·b=|a||b|cos〈a,b〉.规定:零向量与任何向量的数量积为0.

(2)、常用结论(a,b为非零向量)

①a⊥b?a·b=0.②a·a=|a||a|cos〈a,a〉=|a|2.③cos〈a,b〉=eq\f(a·b,|a||b|).

(3)数量积的运算律

数乘向量与数量积的结合律

(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb)

交换律

a·b=b·a

分配律

a·(b+c)=a·b+a·c

知识点二:利用数量积证明空间垂直关系当a⊥b时,a·b=0.

知识点三:夹角问题

1.定义:已知两个非零向量、,在空间任取一点D,作,则∠AOB叫做向量与的夹角,记作,如下图。

根据空间两个向量数量积的定义:,

那么空间两个向量、的夹角的余弦。

知识点诠释:

(1)规定:

(2)特别地,如果,那么与同向;如果,那么与反向;如果,那么与垂直,记作。

2.利用空间向量求异面直线所成的角

异面直线所成的角可以通过选取直线的方向向量,计算两个方向向量的夹角得到。

在求异面直线所成的角时,应注意异面直线所成的角与向量夹角的区别:如果两向量夹角为锐角或直角,则异面直线所成的角等于两向量的夹角;如果两向的夹角为钝角,则异面直线所成的角为两向量的夹角的补角。

知识点四:空间向量的长度

1.定义:

在空间两个向量的数量积中,特别地,所以向量的模:

将其推广:

;。

2.利用向量求线段的长度。

将所求线段用向量表示,转化为求向量的模的问题。一般可以先选好基底,用基向量表示所求向量,然后利用来求解。

重难