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第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(1)

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序 言

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(2)

空间向量,一直想写的一个主题,截止平面向量的撰写已经过去了2周了,就知识的能量的流淌催生这空间向量的诞生,此刻恰逢祖国73华诞,在这里,大黄祝愿我们伟大祖国繁荣昌盛,人民安居乐业,共享太平盛世!祝愿我们的学员学业有成,愿数学在你的手里如同泥丸一般,绽放出盛世华章!

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(3)

回到我们的主题——空间向量;今天我们从三个维度来走起,提纲挈领,让你明晓空间向量的核心:

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知识梳理

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(4)

空间向量本章涉及内容如下:

第一、空间向量及其基本运算

空间向量定义:

在空间,具有大小和方向的量叫做向量。方向相同且长度相等的有向线段表示同一向量或相等的向量。


第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(5)

向量的线性运算

空间向量数集和空间向量的加法减法类同于平面向量的法则:

三角形法则、平行四边形法则

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(6)

空间向量的数量积

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(7)

空间向量运算律

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(8)

是不是似曾相识?

第二、空间向量坐标运算

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(9)

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(10)

空间两点间的距离公式:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(11)

所以,空间向量的模以及夹角公式如下:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(12)

这些依然如同平面向量的知识体系。

第三、空间向量基本定理


首先我们回顾一下平面向量基本定理,如下图内容所示:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(13)

共线向量定义:

表示空间向量的有向线段所在直线互相重合,则这些向量叫做共线向量或者平行向量。

若a∥b(b≠0)则存在入,属于实数,使得a=入b


平面向量共面基本定理

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(14)

空间向量基本定理:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(15)

当P,A,B,C四点共面时,x y z=1;


以上就是空间向量基本知识梳理,请各位同学在头脑中积极建构。



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学法指导

前面我们就空间向量从基本概念到各项内容的梳理,大家发现和平面向量极为雷同,那么学法上我们该注意什么呢?


第一、公式的理解

1)空间向量的加减法法则是平面向量的加减法法则的推广;

2)空间向量平行的定义、共线向量定理等是平面向量知识的推广;

3)空间两点间距离公式是向量模长公式的推广;

4)空间向量基本定理和平面向量基本定理相比较,只是多了一维;再进行分解时,需要进行三个方向的分解;


第二、向量坐标运算

涉及线性运算—模长公式—夹角公式—平行垂直条件

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(16)


第三、数量积公式的应用

在空间中,数量积公式主要应用于探求点的坐标、位置,证明线线垂直、线面垂直、求异面直线夹角等。


如下是相关证明依据:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(17)

通过以上,大家可以看到,我们证明线面问题的时候,必然会涉及到平面的法向量问题,我们在看几个例子,通过这些原理来透彻理解空间向量在立体几何里面的应用:


一、求线面角问题:

线面角定义:线和它在面中的射影所成的角,

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(18)

示例如下:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(19)

二、求点到面的距离问题:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(20)

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(21)

三、求异面直线间的距离问题:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(22)

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(23)


四、求异面直线所成角问题

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(24)

五、用法向量求二面角大小问题

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(25)

示例如下:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(26)

以上是空间向量数量积公式在立体几何中的应用,请大家多多品味个中意味所在,特别是个中原理。

03

总结升华


针对空间向量,我们在学习的过程中,经常会遇到如下问题:


一、范围问题

空间角转化成向量夹角求解时,要注意角的范围的变化;

下表是平面内以及空间中角的范围取值,请大家切记:

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(27)

二、利用向量的坐标运算证明线线平行时需要关注:

1)需要证明两个向量共线;

2)证明其中一个向量所在直线上的一点不在另一个向量所在的直线上;


三、建立恰当的空间直角坐标系是关键


四、求空间向量问题两种常见方法

1)向量法

选择恰当的向量作为基底,用基向量表示相关向量之后进行向量运算,再以图形为指导对有关向量进行分解

2)坐标法

建立空间直角坐标系,利用坐标运算来解决。空间向量的坐标、空间点的坐标是向量运算的基础所在


五、平面向量的多边形法则在空间中依然成立


04

后 记


各位同学,写到这里,基本上空间向量我们告一段落,通过以上3个维度的剖析,希望对大家本章节的学习有所启迪。文字有点官方,但是逻辑清晰,实为大家的学习提供导引。

最后,也希望以此文献给我们伟大祖国,愿祖国永远繁荣昌盛,同学们在强大祖国的庇护之下茁壮成长,实现自己的理想,报效我们的祖国!

第14讲空间向量的概念及运算(空间向量及其运算)(28)


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