高中向量基本知识

高中向量基本知识

1.空间向量的概念:

具有大小和方向的量叫做向量

注:⑴空间的一个平移就是一个向量

⑵向量一般用有向线段表示,同向等长的有向线段表示同一或相等的向量

⑶空间的两个向量可用同一平面内的两条有向线段来表示

2.空间向量的运算

定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘向量运算如下

运算律:⑴加法交换律:a+b=b+a

⑵加法结合律:(a+b)+c=a+(b+c)

⑶数乘分配律:λ(a+b)=λa+λb

3共线向量

表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,则这些向量叫做共线向量或平行向量a平行于b记作a//b.

当我们说向量a、b共线(或a//b)时,表示a、b的有向线段所在的直线可能是同一直线,也可能是平行直线.

4.共线向量定理及其推论:

共线向量定理:空间任意两个向量a、b(b≠0),a//b的充要条件是存在实数λ,使a=λb.

推论:如果ι为经过已知点A且平行于已知非零向量a的直线,那么对于任意一点O,点P在直线ι上的充要条件是存在实数t 满足等式 OP=OA+ta.

其中向量a叫做直线ι的方向向量.

5.向量与平面平行:

已知平面α和向量a,作OA=a,如果直线OA平行于α或在α内,那么我们说向量α平行于平面α,记作:a//α.

通常我们把平行于同一平面的向量,叫做共面向量

说明:空间任意的两向量都是共面的

6.共面向量定理:

如果两个向量a,b不共线,P与向量a,b共面的充要条件是存在实数x,y使P=xa+yb

推论:空间一点P位于平面MAB内的充分必要条件是存在有序实数对x,y,使MP=xMA+yMB或对空间任一点O,有OP=OM+xMA+yMB ①

①式叫做平面MAB的向量表达式

7 空间向量基本定理:

如果三个向量a,b,c不共面,那么对空间任一向量p,存在一个唯一的有序实数组x,y,z,使p=xa+yb+zc

推论:设O,A,B,C是不共面的四点,则对空间任一点P,都存在唯一的三个有序实数x,y,z,使OP=xOA+yOB+zOC

8 空间向量的夹角及其表示:

已知两非零向量a,b在空间任取一点O,作OA=a,OB=b则∠AOB叫做向量a与b的夹角,记作<a,b>且规定0≤<a,b>≤π,显然有<a,b>=<b,a>若<a,b>=π/2,则称a与b互相垂直,记作:a⊥b.

9.向量的模:

设OA=a,则有向线段OA的长度叫做向量a的长度或模,记作:|a|.

10.向量的数量积: a·b=|a|·|b|·cos<a,b>.

已知向量AB=a和轴ι,e是ι上与ι同方向的单位向量,作点A在ι上的射影A',作点B在ι上的射影B',则A'B'叫做向量AB在轴ι上或在e上的正射影.

可以证明A'B'的长度|A'B'|=|AB|cos<a,e>=|a,e|.

11.空间向量数量积的性质:

(1)a·e=|a|cos<a,e>.

(2)a⊥b<=>a·b=0.

(3)|a|²=a·a.

12.空间向量数量积运算律:

(1)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb).

(2)a·b=b·a(交换律)

(3)a·(b+c)=a·b+a·c(分配律)