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1、3.1.1-2空间向量及其运算 学习目标 1. 理解空间向量的概念，掌握其表示方法；掌握空间向量的数乘运算律，能进行简单的代数式化简；2. 会用图形说明空间向量加法、减法、数乘向量及它们的运算律；理解共线向量定理和共面向量定理及它们的推论；3. 能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题 学习过程 一、课前准备复习1：平面向量基本概念：具有 和 的量叫向量， 叫向量的模（或长度）； 叫零向量，记着 ； 叫单位向量. 叫相反向量， 的相反向量记着 . 叫相等向量. 向量的表示方法有 ， ，和 共三种方法. 复习2：平面向量有加减以及数乘向量运算：1. 向量的加法和减法的运算法则有
2、法则 和 法则. 2. 实数与向量的积：实数与向量a的积是一个 量，记作 ，其长度和方向规定如下： (1)|a| . (2)当0时，a与A. ；当0时，a与A. ；当0时，a .3. 向量加法和数乘向量，以下运算律成立吗？加法交换律：abba加法结合律：(ab)ca（bc）数乘分配律：(ab)ab复习3：在平面上，什么叫做两个向量平行？在平面上有两个向量， 若是非零向量，则与平行的充要条件是 二、新课导学探究任务一：空间向量的相关概念问题： 什么叫空间向量？空间向量中有零向量，单位向量，相等向量吗？空间向量如何表示？新知：空间向量的加法和减法运算：空间任意两个向量都可以平移到同一平面内，变为两
3、个平面向量的加法和减法运算，例如右图中， ， ，试试：1. 分别用平行四边形法则和三角形法则求.2. 点C在线段AB上，且,则 , .反思：空间向量加法与数乘向量有如下运算律吗？加法交换律：A. + B. = B. + a；加法结合律：(A. + b) + C. =A. + (B. + c)；数乘分配律：(A. + b) =A. +b例1 已知平行六面体（如图），化简下列向量表达式，并标出化简结果的向量：变式：在上图中，用表示和.探究任务二：空间向量的共线问题：空间任意两个向量有几种位置关系？如何判 定它们的位置关系？新知：空间向量的共线：1. 如果表示空间向量的 所在的直线互相 或 ，则这些
4、向量叫共线向量，也叫平行向量. 2. 空间向量共线：定理：对空间任意两个向量（）， 的充要条件是存在唯一实数，使得 推论：如图，l为经过已知点A且平行于已知非零向量的直线，对空间的任意一点O，点P在直线l上的充要条件是 试试：已知 ，求证: A,B,C三点共线. 反思：充分理解两个向量共线向量的充要条件中的，注意零向量与任何向量共线.例1 已知直线AB，点O是直线AB外一点，若，且x+y1，试判断A,B,P三点是否共线？变式：已知A,B,P三点共线，点O是直线AB外一点，若，那么t 例2 已知平行六面体，点M是棱AA的中点，点G在对角线AC上，且CG:GA=2:1,设=，试用向量表示向量.变式
5、1：已知长方体，M是对角线AC中点，化简下列表达式： ; 变式2：如图，已知不共线，从平面外任一点，作出点,使得：. 结：空间向量加法的运算要注意：首尾相接的若干向量之和，等于由起始向量的起点指向末尾向量的终点的向量，求空间若干向量之和时，可通过平移使它们转化为首尾相接的向量例2 化简下列各式： ; .变式：化简下列各式： ; ; .小结：化简向量表达式主要是利用平行四边形法则或三角形法则，遇到减法既可转化成加法，也可按减法法则进行运算，加法和减法可以转化. 动手试试练1. 已知平行六面体, M为AC与BD的交点，化简下列表达式： ; ; .练2. 下列说法正确的是（ ）A. 向量与非零向量共
6、线，与共线，则与 共线；B. 任意两个共线向量不一定是共线向量；C. 任意两个共线向量相等；D. 若向量与共线，则. 练3. 已知，若，求实数 三、总结提升平面向量仅限于研究平面图形在它所在的平面内的平移，而空间向量研究的是空间的平移，它们的共同点都是指“将图形上所有点沿相同的方向移动相同的长度”，空间的平移包含平面的平移. 学习评价 当堂检测（时量：5分钟 满分：10分）计分：1. 下列说法中正确的是（ ）A. 若=，则，的长度相同，方向相反或相同;B. 若与是相反向量，则=;C. 空间向量的减法满足结合律;D. 在四边形ABCD中，一定有.2. 长方体中，化简= 3. 已知向量，是两个非零
7、向量，是与，同方向的单位向量，那么下列各式正确的是（ ）A. B. 或C. D. =4. 在四边形ABCD中，若,则四边形是（ ）A. 矩形 B. 菱形 C. 正方形 D. 平行四边形5. 下列说法正确的是（ ）A. 零向量没有方向 B. 空间向量不可以平行移动C. 如果两个向量不相同，那么它们的长度不相等D. 同向且等长的有向线段表示同一向量6. 下列说法正确的是（ ）A.与非零向量共线,与共线，则与共线B. 任意两个相等向量不一定共线C. 任意两个共线向量相等D. 若向量与共线，则7 正方体中，点E是上底面的中心，若,则x ，y ，z . 8. 若点P是线段AB的中点，点O在直线AB外，则
8、 + .9. 平行六面体, O为AC与BD的交点,则 10. 已知平行六面体，M是AC与BD交点，若，则与相等的向量是（ ）A. ； B. ；C. ； D. . 11. 在平行六面体ABCDA1B1C1D1中，向量、是（ ）A. 有相同起点的向量 B等长向量 C共面向量 D不共面向量.12. 正方体中，点E是上底面的中心，若,则x ，y ，z . 13. 若点P是线段AB的中点，点O在直线AB外，则 + .14. 平行六面体, O为AC与BD的交点,则 .15. 在下列命题中：若a、b共线，则a、b所在的直线平行；若a、b所在的直线是异面直线，则a、b一定不共面；若a、b、c三向量两两共面，则
9、a、b、c三向量一定也共面；已知三向量a、b、c，则空间任意一个向量p总可以唯一表示为pxaybzc其中正确命题的个数为 （ ）.A0 B.1 C. 2 D. 316. 若，若，求实数.17.已知两个非零向量不共线, . 求证：共面3.1.3-5空间向量的数量积及坐标表示 学习目标 1. 掌握空间向量夹角和模的概念及表示方法；2. 掌握两个向量的数量积的计算方法，并能利用两个向量的数量积解决立体几何中的一些简单问题3.掌握空间向量的正交分解及空间向量基本定理和坐标表示；4. 掌握空间向量的坐标运算的规律；5.掌握空间向量的长度公式、夹角公式、两点间距离公式、中点坐标公式； 学习过程 一、课前准
10、备（预习教材P90 P92，找出疑惑之处）复习1：什么是平面向量与的数量积？ 复习2：在边长为1的正三角形ABC中，求.复习3：平面向量的坐标表示：平面直角坐标系中，分别取x轴和y轴上的 向量作为基底，对平面上任意向量，有且只有一对实数x，y，使得，则称有序对为向量的 ，即 .二、新课导学探究任务一：空间向量的数量积定义和性质 问题：在几何中，夹角与长度是两个最基本的几何量，能否用向量的知识解决空间两条直线的夹角和空间线段的长度问题？ 新知：1) 两个向量的夹角的定义：已知两非零向量，在空间 一点，作，则叫做向量与的夹角，记作 . 试试： 范围: =0时, ;=时, 成立吗？ ，则称与互相垂直
11、，记作 .2) 向量的数量积：已知向量，则 叫做的数量积，记作，即 .规定:零向量与任意向量的数量积等于零.反思： 两个向量的数量积是数量还是向量？ （选0还是） 你能说出的几何意义吗？3) 空间向量数量积的性质： （1）设单位向量，则（2） （3） .4) 空间向量数量积运算律：（1）（2）（交换律）（3）（分配律反思： 吗？举例说明. 若，则吗？举例说明. 若，则吗？为什么？ 典型例题例1 用向量方法证明：在平面上的一条直线，如果和这个平面的一条斜线的射影垂直，那么它也和这条斜线垂直.变式1：用向量方法证明：已知：是平面内的两条相交直线，直线与平面的交点为，且.求证： 例2 如图，在空间四
12、边形中，求与的夹角的余弦值变式：如图，在正三棱柱ABC-ABC中，若AB=BB,则AB与CB所成的角为（ ）A. 60 B. 90 C. 105 D. 75 例3 如图，在平行四边形ABCD-ABCD中，,=60,求的长.探究任务二：空间向量的正交分解问题：对空间的任意向量，能否用空间的几个向量唯一表示？如果能，那需要几个向量？这几个向量有何位置关系？新知： 空间向量的正交分解：空间的任意向量，均可分解为不共面的三个向量、，使. 如果两两 ，这种分解就是空间向量的正交分解.(2)空间向量基本定理：如果三个向量 ，对空间任一向量，存在有序实数组，使得. 把 的一个基底，都叫做基向量.反思：空间任意一个向量的基底有 个.单位正交分解：如果空间一个基底的三个基向量互相 ，长度都为 ，则这个基底叫做单位正交基底，通常用i,j,k表示.空间向量的坐标表示：给定一个空间直角坐标系O-xyz和向量a，且设i、j、k为 x轴、y轴、z轴正方向的单位向量，则存在有序实数组，使得，则称有序实数组为向
