2.3平面向量的基本定理及坐标表示(1)(教学设计)

SCH高中数学(南极数学)同步教学设计(人教A版必修4第二章《平面向量》)

2.3 平面向量的基本定理及坐标表示(1)(教学设计) 2.3.1平面向量基本定理;2.3.2平面向量的正交分解及坐标表示

[教学目标] 一、知识与能力:

1. 了解平面向量基本定理。

2.掌握平面向量基本定理,理解平面向量的正交分解及坐标表示; 3.能够在具体问题中适当地选取基底,使其他向量都能够用基底来表达.

二、过程与方法:

体会数形结合的数学思想方法;培养学生转化问题的能力. 三、情感、态度与价值观:

培养对现实世界中的数学现象的好奇心,学习从数学角度发现和提出问题. 教学重点:平面向量基本定理,向量的坐标表示;平面向量坐标运算 教学难点:平面向量基本定理. 一、复习回顾:

1.实数与向量的积:实数λ与向量a的积是一个向量,记作:λa

(1)|λa|=|λ||a|;(2)λ>0时λa与a方向相同;λ<0时λa与a方向相反;λ=0时λa=0

2.运算定律

??????????????????结合律:λ(μa)=(λμ)a ;分配律:(λ+μ)a=λa+μa, λ(a+b)=λa+λb

????3. 向量共线定理 向量b与非零向量a共线的充要条件是:有且只有一个非零实数λ,使b=λa.

二、师生互动,新课讲解:

思考:给定平面内任意两个向量e1,e2,请作出向量3e1+2e2、e1-2e2,平面内的任一向量是否都可以用形如?1e1+?2e2

的向量表示呢?.

在平面内任取一点O,作OA?e1,OB?e2,OC?a,过点C作平行于直线OB的直线,与直线OA交于点M;过点C作平行于直线OA的直线,与直线OB交于点N. 由向量的线性运算性质可知,存在实数?1、?2,使得OM??1e1,

ON??2e2. 由于OC?OM?ON,所以a=?1e1+?2e2,也就是说任一向量a都可以表示成?1e1+?2e2的形式.

1. 平面向量基本定理

(1)定理:如果e1、e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a,有且只有一对实数?1、?2,使得

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a=?1e1+?2e2.

把不共线的向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底. (2)向量的夹角

已知两个非零向量a和b,作OA=a,OB=b,则?AOB=?(0????180?)叫做向量a与b的夹角, 当?=0?时,a与b同向;当?=180?时,a与b反向. 如果a与b的夹角是90?,则称a与b垂直,记作a?b.

例1 (课本P94例1)已知向量e1、e2,求作向量-2.5e1+3e2。

解:

变式训练1: 如图在基底e1、e2下分解下列向量: 解:AB??2e1?2e2, CD?3e1?3e2, EF??3e1?2e2, GH?6e1?3e2

2. 平面向量的正交分解及坐标表示 (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. (2)向量的坐标表示

思考:我们知道,在平面直角坐标系中,每一个点都可以用一对有序实数(即它的坐标)表示,对平面直角坐标系内的每一个向量,如何表示呢?

在直角坐标系中,分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i、j作为基底,则对于平面内的一个向量a,有且只有一对实数x、y使得

a=xi+yj,

把有序数对(x,y)叫做向量a的坐标,记作

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a=(x,y),

其中x叫做a在x轴上的坐标,y叫做a在y轴上的坐标, 显然,

i=(1,0),j=(0,1),0=(0,0).

(3)向量与坐标的关系

思考:与a相等的向量坐标是什么?

向量与向量坐标间建立的对应关系是什么对应?(多对一的对应,因为相等向量对应的坐标相同)

当向量起点被限制在原点时,作OA=a,这时向量OA的坐标就是点A的坐标,点A的坐标也就是向量OA的坐标,二者之间建立的一一对应关系.

例2(课本P96例2) 如图,分别用基底i、j表示向量a、b、c、d,并求出它们的坐标. 解:a=2i+3j=(2,3), b=-2i+3j=(-2,3) c=-2i-3j=(-2,-3) d=2i-3j=(2,-3).

变式训练2: 在直角坐标系xOy中,向量a、b、c的方向和长度如图所示,分别求他们的坐标. 解:设a=(a1,a2),b=(b1,b2),c=(c1,c2),则 a1=|a|cos45?=2?22?2,a2=|a|sin45?=2??2; 223331?3b1=|b|cos120?=3??; ??????,b2=|b|sin120??3?222?2?3?1?c1=|c|cos(-30?)=4??23,c2=|c|sin(-30?)=4??????2,

2?2?因此a???333?2,2,b???,?,c?23,?2.

22?????例3:已知O是坐标原点,点A在第一象限,|OA|?43,?xOA?60?,求向量OA的坐标.

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解:设点A?x,y?,则x?43cos60??23,y?43sin60??6 即A23,6,所以OA?23,6.

变式训练3:如图,e1、e2为正交基底,分别写出图中向量a、b、c、d并分别求出它们的直角坐标.

解:a=2e1+3e2=(2,3),b=-2e1+3e2=(-2,3), c=-2e1-3e2=(-2,-3),d=2e1-3e2=(2,-3).

三、课堂小结,巩固反思: 1. 平面向量基本定理; 2. 平面向量的正交分解; 3. 平面向量的坐标表示. 四、课时必记:

1、平面向量的基本定理:如果e1、e2是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量a,有且只有一对实数?1、?2,使得功a=?1e1+?2e2.把不共线的向量e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底.

2、当向量起点被限制在原点时,作OA=a,这时向量OA的坐标就是点A的坐标,点A的坐标也就是向量OA的坐标,二者之间建立的一一对应关系. 五、分层作业: A组:

1、设e1、e2是同一平面内的两个向量,则有( )

A.e1、e2一定平行 B.e1、e2的模相等 C.同一平面内的任一向量a都有a =λe1+μe2(λ、μ∈R)

D.若e1、e2不共线,则同一平面内的任一向量a都有a =λe1+ue2(λ、u∈R)

2、已知矢量a = e1-2e2,b =2e1+e2,其中e1、e2不共线,则a+b与c =6e1-2e2的关系 A.不共线 B.共线 C.相等 D.无法确定

3、已知向量e1、e2不共线,实数x、y满足(3x-4y)e1+(2x-3y)e2=6e1+3e2,则x-y的值等于( ) A.3 B.-3 C.0 D.2

的分解式,

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4、已知a、b不共线,且c =λ1a+λ2b(λ1,λ2∈R),若c与b共线,则λ1= .

5、已知λ1>0,λ2>0,e1、e2是一组基底,且a =λ1e1+λ2e2,则a与e1_____,a与e2_________(填共线或不共线). B组: C组:

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