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14.1.1空间向量及其加减法与数乘运算

  2019-10-04 09:25:30  

空间向量的概念
①向量定义:一般地,既有大小,又有方向的量叫做向量。
②相关概念:
Ⅰ、向量的模: 向量(或)的大小,就是向量(或)的长度,称为向量的模,记作||(或)。
向量与向量的模的概念表明,向量不能比大小,向量的模可以比较大小。
Ⅱ、零向量与单位向量:
长度为0的向量叫零向量,记作规定零向量的方向是任意的
长度为1个单位长度的向量,叫单位向量,记作
概念表明,零向量、单位向量的定义都只是限制了大小,而没确定的方向。
Ⅲ、相等向量、平行向量和共线向量:
⑴相等向量:长度相等且方向相同的向量叫做相等向量
⑵平行向量:方向相同或相反的非零向量叫做平行向量。向量平行,记作
规定零向量与任一向量平行,即

⑶共线向量:平行向量也叫做共线向量。因此,共线向量就是平行向量,平行向量就是共线向量。
⑷区别与联系:相等向量一定是平行向量,也一定是共线向量;反之,平行向量、共线向量不一定是相等向量。平行向量可以在同一条直线上,共线向量可以不在同一条直线上。

空间向量的表示
①有向线段:具有方向的线段就叫做有向线段。它有三个要素:起点、方向、长度
②空间向量的表示:
Ⅰ、空间向量的几何表示:
⑴用“有向线段”表示。记作
⑵向量与有向线段的区别:有向线段只是向量的一种几何表示,不能说“向量就是有向线段,有向线段就是向量”。因为向量只由方向和大小决定,而与向量起点的位置无关,但有向线段不仅与方向、长度有关,且与起点的位置有关
Ⅱ、空间向量的字母表示:
⑴可用字母a,b,c,…表示,若印刷用粗黑体字母表示,若手写,则用字母a 头上加“→”来表示,如手写体上面的箭头一定不能漏写
⑵可以用表示向量的有向线段的起点和终点字母表示,如
Ⅲ、空间向量的坐标表示:
在空间直角坐标系中,对空间任一点,存在唯一的有序实数组,使,有序实数组叫作向量(或)在空间直角坐标系中的坐标,记作(或),叫横坐标, 叫纵坐标,叫竖坐标。
显然,
空间向量的加法运算:
(1)空间向量加法运算的定义:
如图,已知非零向量,在空间内任取一点A,作,则向量叫做向量的和,记作,即

求两个向量和的运算,叫做向量的加法。
⑵空间向量加法运算的几何意义:
1°向量加法的三角形法则:
向量加法定义给出的求向量和的方法就是向量加法的三角形法则。运用这一法则时,要特别注意“首尾相接”,即第二个向量要以第一个向量的终点为起点,则由第一个向量的起点指向第二个向量的终点的向量即为和向量。
2°向量加法的平行四边形法则:

如图,以同一点O为起点的两个已知向量为邻边作平行四边形,则以O为起点的对角线就是向量的和。我们把这种作两个向量和的方法叫做向量加法的平行四边形法则。
⑶空间向量加法运算律:
1o 加法交换律:
2o 加法结合律: 空间向量的减法运算
⑴空间向量减法运算的定义:
1o 相反向量:规定与向量长度相等,方向相反的向量,叫做向量相反向量,记作
规定:零向量的相反向量是零向量。
2o 空间向量减法运算的定义:规定

即减去一个向量相当于加上这个向量的相反向量。
⑵空间向量的减法运算的几何意义:
1°向量减法的平行四边形法则:
如图,已知向量,作向量的相反向量,以空间一点O为起点,
以两个向量为邻边作平行四边形OACD,则以O为起点的对角线
就是向量的和,实质上就是向量的差。这种作两个向量差
的方法叫做向量减法的平行四边形法则
2°向量减法的三角形法则:
如图,已知向量,在空间内任取一点O,作
=,即向量可以表示为从向量的终点指向向量的终点
的向量,这就是向量减法的几何意义,也就是向量减法的三角形法则
⑶空间向量加减运算的坐标表示:
已知,则


即两个向量和(差)的坐标分别等于这两个向量相应坐标的和(差)。 空间向量的数乘运算
⑴空间向量数乘运算定义:
我们规定实数λ与向量的积是一个向量,这种运算叫做向量的数乘,记作。它的长度与方向规定如下:
1o
2o 当λ>0时,的方向与的方向相同;当λ<0时,的方向与的方向相反;当λ=0时,
⑵空间向量数乘运算的几何意义:平面向量数乘运算的几何意义是把向量沿的方向或的反方向放大或缩小。
⑶空间向量数乘运算律:
设λ、μ为实数,那么
1o 对实数的结合律:
2o 对实数加法的分配率:
3o 对向量加法的分配率:
⑷空间向量共线定理:如果向量共线(或说),那么有且只有一个实数λ,使
⑸直线的方向向量:如果向量与直线平行,则称向量为直线的方向向量。
⑹空间向量数乘运算的坐标表示:
,则
即实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标。

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