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2. 向量的表示

平面向量的概念、运算及应用 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 向量是既有大小又有方向的量,通常用有向线段表示,记作 $\vec{AB}$ 或 $\mathbf{a}$。

从哪来 建立在1. 平移变换之上。向量本质上是自由向量,其位置不固定,通过平移变换将起点移至原点或特定位置,从而确立其坐标表示和几何意义。

为什么 在几何中,线段 $AB$ 和 $CD$ 若长度相等且方向相同,它们在物理位移上等价。为了区分“位置固定的线段”和“可移动的位移”,引入向量。平移变换保证了向量在空间中“自由移动”而不改变其本质属性(模和方向),这是向量代数运算(如加法、数乘)的基础。

几何直观法
适合形象思维强、抽象思维弱的学生。 利用“箭头”模型。强调向量像一支箭,箭头的长度代表大小(模),箭头指向代表方向。通过实物演示(如用带箭头的棍子),展示将棍子从桌子左边移到右边,只要长度和指向不变,它就是同一个向量。重点区分“线段”(固定位置)和“向量”(自由移动)。
坐标解析法
适合代数基础好、逻辑性强的学生。 从平面直角坐标系出发。定义向量 $\vec{AB}$ 为终点坐标减去起点坐标:$\vec{AB} = (x_B - x_A, y_B - y_A)$。强调向量是“差值”而非“位置”。通过计算不同起点但相同终点的向量,证明其坐标表示唯一,从而理解向量的“自由性”源于平移不变性。
物理情境法
适合对应用题感兴趣、缺乏数学抽象感的学生。 引入物理中的“位移”和“力”。从A地走到B地,位移向量只关心起点和终点的相对关系,不关心具体路径。如果从C地走到D地,且CD与AB平行且等长,则位移向量相同。通过对比“路程”(标量)和“位移”(向量),理解向量表示的是“变化量”而非“状态量”。
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练一道
基础题
已知点 $A(1, 2)$,$B(4, 6)$,求向量 $\vec{AB}$ 的坐标及模长 $|\vec{AB}|$。
变式
已知向量 $\vec{a} = (2, -3)$,若 $\vec{AB} = \vec{a}$ 且点 $A$ 的坐标为 $(0, 1)$,求点 $B$ 的坐标。
试试手自己判
检测题
已知 $|\vec{a}| = 3$,$|\vec{b}| = 4$,且 $\vec{a} \perp \vec{b}$,求 $|\vec{a} + \vec{b}|$ 的值。
看答案和判分标准
答案:$|\vec{a} + \vec{b}| = \sqrt{(\vec{a} + \vec{b})^2} = \sqrt{|\vec{a}|^2 + |\vec{b}|^2 + 2\vec{a}\cdot\vec{b}}$。 因为 $\vec{a} \perp \vec{b}$,所以 $\vec{a}\cdot\vec{b} = 0$。 $|\vec{a} + \vec{b}| = \sqrt{3^2 + 4^2 + 0} = \sqrt{9+16} = 5$。
判对标准:
1. 学生能正确写出模长平方展开公式或勾股定理应用(2分)。
2. 能正确利用垂直条件得出点积为0(2分)。
3. 计算结果正确为5(1分)。
若学生回答“7”(直接相加),判错,需指出向量加法遵循平行四边形法则而非数轴加法。
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