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平面向量闯关

大小 + 方向,缺一不可

别把它当一串箭头。咱们一关一关,把它变成顺手的工具。

第 1 关只说“5 米”,真的够吗?

先从一个迷路现场开始。

朋友说:“我离你 5 米。”你还是找不到他。因为他可能在东边,也可能在西边。

要把位置变化说清楚,得同时给两件事:走多远,以及往哪走。这种既有大小又有方向的量,叫向量

箭头怎么读箭尾是起点,箭头是终点。a = AB→ 表示“从 A 走到 B”。箭的长度是 |a|,也叫向量的模。

热身:下面哪个信息已经能唯一说清一次位移?

顺手分清路程、温度、面积只有大小,是数量;位移、速度、力还带方向,是向量。向量不能比较“谁更大”,只能比较模。

第 2 关箭头挪个地方,还是它吗?

相等看两样,共线只看一样。

相等向量大小相等,方向也相同。箭头放在哪儿不重要。
共线向量方向相同或相反。它们所在直线平行或重合。

零向量记作 0,大小是 0,方向不确定。它和任何向量都共线。

别把“平行”听成“同向”a ∥ b 允许同向,也允许反向。只有“相等”才必须同向、等长。

三句话,选出正确的两句:

第 3 关把两次移动接起来

直接拖两个箭头。蓝色是 a,橙色是 b,绿色是 a + b。

拖蓝、橙箭头的圆点
a
b
a + b

坐标其实很老实:横坐标加横坐标,纵坐标加纵坐标。

(x₁, y₁) + (x₂, y₂) = (x₁ + x₂, y₁ + y₂)

按现在画面,填出 a + b:

a + b =(

第 4 关减法、数乘和坐标运算

所有运算都落回“每个坐标各算各的”。

减法a − b = a + (−b)。
减 b,就是加一支反向、等长的 b。
数乘λa 把长度变成 |λ| 倍。λ<0 时,箭头还会掉头。
a − b = (x₁ − x₂, y₁ − y₂)
λa = (λx₁, λy₁)

随机练一题:

答案(

第 5 关数量积:看两支箭头有多“同路”

拖橙色箭头绕一圈。角度、正负和投影会一起变。

拖橙色圆点
夹角 θ
a · b
正 / 零 / 负
a · b = |a||b|cosθ = x₁x₂ + y₁y₂

你来判断:夹角是钝角时,a · b 应该是什么符号?

第 6 关易错岔路口:平行还是垂直?

这是整页最大的坑。两条公式长得像,用途完全不同。

判共线(平行)x₁y₂ − x₂y₁ = 0
看的是二维“交叉乘”相减。
判垂直x₁x₂ + y₁y₂ = 0
就是数量积等于 0。
口令平行:交叉乘、再相减。垂直:同位置乘、再相加。

第 7 关投影和向量法解几何

把图形关系翻成向量关系,很多证明会突然变短。

投影就是“b 在 a 方向上,真正贡献了多少”。标量投影为:

b 在 a 上的投影 = (a · b) / |a| = |b|cosθ

如果要的是投影向量,还要乘 a 的单位方向:

projab = (a · b / |a|²) a
符号也有意思投影为正:大体同路;为 0:完全侧着走;为负:大体唱反调。

几何题示范:平行四边形 ABCD 中,AB→ = a,AD→ = b。M 是 BC 的中点。

因为 BC→ = b,所以 BM→ = b;再走 AB→,得到 AM→ = a + b。

向量法解几何题,固定三步

① 选两支不共线的基础向量;② 把题中每条线段都翻译成它们的组合;③ 比系数。要证平行,就证一个向量是另一个的倍数;要证垂直,就证数量积为 0。

挑战调向量,命中目标

蓝色是固定水流 a。你调橙色划船速度 b,让合速度 a + b 正好撞上绿色目标。

目标 1 / 4已过 0 / 4每关 +5 附加分

通关测随机 10 题,看看真会没有

每题 5 分。数字会换,但套路就是前面那几种。交卷后逐题讲明白。

小抄考前一分钟

最后一句向量就是“带方向的数”。图看不清时,把箭头写成坐标,关系就会自己露出来。