平面向量:既有大小又有方向的数

平面向量的概念

向量是既有大小又有方向的量(本文用 表示向量 )。与之相对,只有大小没有方向的量叫标量(如质量、温度)。位移、速度、力都是向量。

向量用带箭头的有向线段表示,线段的长度表示向量的大小,箭头的指向表示方向。向量的模(大小)记作 或 。几个特殊向量是概念题的常客:

易错点:① 向量不能比较大小,只有模能比较;② 相等向量必共线,共线向量不一定相等;③ 单位向量有无数个(方向各不相同),说“单位向量”必须指明方向;④ 零向量方向任意,是“与任何向量平行”这句话成立的前提。

向量的线性运算

加法与减法

三角形法则: 把 的起点放在 的终点,从 起点指向 终点。“首尾相连,连首尾”。

平行四边形法则:两个向量同起点作平行四边形,对角线就是和向量。三角形法则更通用,平行四边形法则只用于不共线的两个向量。

减法:,作图口诀“共起点、连终点、指向被减”。

向量加法的模满足三角不等式:

公式 (1)

(等号在共线同向 / 反向时取到——判断“何时取等”是小题常考点。)

数乘向量与共线定理

实数 与向量 的数乘 :模变为 ; 同向、 反向、 得零向量。数乘满足结合律与分配律(与实数乘法形式一致,可放心“脱括号”)。

共线定理(向量平行与数乘的桥梁):对非零向量 , 当且仅当存在唯一实数 ,使

公式 (2)

三点共线的判定:、、 共线 存在 使 (或 )。后者是“定比分点”与向量中点的统一写法: 为 中点时 。

平面向量的数量积

定义

两个非零向量 、 的夹角为 (),数量积定义为:

公式 (3)

结果是一个数(标量),不是向量。 叫 在 方向上的投影——“力做功 “就是数量积的物理原型。

数量积的核心结论要背熟:

运算律:交换律、数乘结合律、分配律都成立,但消去律不成立—— 推不出 (只能得到 )。数量积不满足结合律: 无意义,因为点乘结果是数,不能再与向量点乘。

平面向量基本定理与坐标表示

基本定理

如果 、 是同一平面内两个不共线向量,那么该平面内任一向量 都可以唯一表示为:

公式 (4)

、 叫基底,、 是 在基底下的坐标。把基底取成互相垂直的单位向量 、(正交基底),就得到直角坐标表示 ——向量的坐标即终点坐标减起点坐标。

坐标运算总表

运算 坐标形式(,)
加法
减法
数乘
模
数量积
平行 (交叉相乘相等)
垂直
夹角

口诀:平行看“叉积为零”(),垂直看“点积为零”。别记反!两条式子长得像,但差一个“叉/点”。

坐标运算把几何问题变成纯代数问题:证明垂直就证点积为 ,求夹角就套余弦公式,求模就开根号——建系是向量大题的第一动作。

中点与距离

已知 、,中点 坐标为 ,两点间距离 ——它就是模公式穿上坐标的外衣。

向量的应用:几何问题的代数化

例题感:, 时求 的最小值——两边平方得 ,配方即得最小值 ( 取到)。平方化模、点积展开是处理含参向量模的标准动作。