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3-2 平面向量的坐標表示法

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Academic year: 2021

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(1)

製作老師:趙益男 / 基隆女中教師

發行公司:龍騰文化事業股份有限公司

Ch3 平面向量

3-2 平面向量的坐標表示

(2)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 160

A

O x

y

a

平面上任意一個向量

a , 可以將向量

a 平移 , 使其始點落在原點 O上 . 若終點為 A,

 

a OA

A 點的坐標為 ( , )x y ,

( , ) a x y

記作

則向量

a的坐標表示法為 (x,y),

其中 x y 分別稱為向量

a 的 分量與 分量x y .

( , )x y

(一)向量的坐標表示法

(3)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 161

A

O x

y

a

∵終點 A 的坐標是唯一

a

( , )x y

的坐標表示法是唯一 . 的長度 |

a | OA x2y2 .

( , ) a x y

(4)

例如

課本頁次: 161

(3, 4) a OA

 

(1)

a

(2) 的 分量為x y 分量為

3 4 (3) | |

a OA

= 5

若 A 點的坐標為 (3,4), 且

 

a OA, 則

2 2

3 4

(5)

隨堂

課本頁次: 161

(1) (2)

(3) | | OA

4 A B

O x

y

120

(4, 0) OA

( 2, 2 3) OB

 

(4) OA OB

 

(○) (○) (○) (×)

選出正確的選項:

如右圖, A 在 x 軸上 ,OA OB 4, AOB 120 ,

(6)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 161

(二)向量加減法與係數積的坐標表示

ab

 

(1) (2) (3) (4)

1 2 1 2

(xx y,  y ).

r a

1 1

(rx ry, ).

aab

 

(x1x y2, 1y2).

1 1 2 2

( , ), ( , ) ax y bx y

 

為實數 , 向量 r

1 1

(x ,  y ).

(7)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 162

ab

 

(1) (x1 x y2, 1 y2).

1 1 2 2

( , ), ( , ) ax y bx y

 

為實數 , 向量 r

1 1

( , ) A x y

O x

y

2 2

( , ) B x y

( , ) C x y 證 :

aOA

 ( , ),x y1 1

2 2

( , ) OB

x y b

作一平行四邊形 OACB

 CO

1 2 1 2

0 0

( , ) ( , )

2 2 2 2

x y x x y y

的中點 AB 的中點

a

b

(8)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 162

ab

 

(1) (x1 x y2, 1 y2).

1 1 2 2

( , ), ( , ) ax y bx y

 

為實數 , 向量 r

1 1

( , ) A x y

O x

y

2 2

( , ) B x y

( , ) C x y 證 :

1 2

1 2

0 0

( , ) ( , )

2 2 2 2

x y x x y y

2 1 2

1 , y y . x xx y

( , ) OC

x y

a

b

2 1 2

(x1x , yy ).

(9)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 162

ab

 

(1) (x1 x y2, 1 y2).

1 1 2 2

( , ), ( , ) ax y bx y

 

為實數 , 向量 r

1 1

( , ) A x y

O x

y

2 2

( , ) B x y

( , ) C x y 證 :

2 1 2

1 , y y . xxx   y

( , ) OC

x y

a

b

2 1 2

(x1x , yy ).

1 2 1 2

( , ).

abOC xx y y

  

 

(10)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 162

(2)

為實數 , 向量 r

證 :

aOA

 ( , ),x y1 1

2 2

( , ) OB

x y r a

r a

(rx ry1, 1).

O x

y

1 1

( , ) A x y

2 2 1 1

( , ) ( , ) r a

x yrx ry

2 2

( , ) B x y

A B

r  0 rOAA rOBB

2 2

1 1

x y OB OB

x y OA OA r

1 1

( , ), ax y

2 1, 2 1

x rx y ry

(11)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 162

(2)

為實數 , 向量 r

證 :

aOA

 ( , ),x y1 1

2 2

( , ) OB

x y r a

r a

(rx ry1, 1).

2 2 1 1

( , ) ( , ) r a

x yrx ry

r  0 rOAA rOBB

2 2

1 1

x y OB OB

x y OA OA r

   

1 1

( , ), ax y

2 1, 2 1

x rx y ry

(12)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 162

(3)

為實數 , 向量 r

證 : ∵

a(x1, y1).

1 1

( , )

a x

r

r ry

1 1

( , ), ax y

r  1

a (x1, y1).

(13)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 163

ab

 

(4) (x1 x y2, 1 y2 ).

1 1 2 2

( , ), ( , ) ax y bx y

 

為實數 , 向量 r

證 :

  

a b a (

b )

1 2 2

1, ) ( , )

(x yxy

 

1 2 1 2

(x x y, y )

  

(14)

例 1

課本頁次: 163

設向量

a (2, 3),

b (2,3)

c   ( 1, 3)

(1) 在坐標平面上 , 以原點當始點 , ,

a b

 

c .

畫出向量

O x

y

(2, 3) A

(2,3) B

( 1, 3) C   ,

aOA

 

, bOB

 

. cOC

 

解 :

(15)

(8, 6).

例 1

課本頁次: 163

設向量

a (2, 3),

b (2,3)

c   ( 1, 3)

(2) 求

O x

y

(2, 3) A

(2,3) B

( 1, 3) C   解 :

3 ab

 

及其長度 .

3 ab

 

(2, 3) 3(2, 3)

  

(2, 3) (6,9)

  

a

| 3

b | 82 62 10.

(16)

2 2

4 ( 3) 5.

   

例 1

課本頁次: 163

設向量

a (2, 3),

b (2,3)

c   ( 1, 3)

(3) 求

O x

y

(2, 3) A

(2,3) B

( 1, 3) C   解 :

2

  

ab  2 c 及其長度 . 2

a

b  2

c

(2, 3)

(2, 3) ( 1, 3)

2 2

     

(4, 6) (2, 3) ( 2, 6)

       (4, 3).

2

a

|

b 2

c |

(17)

2 2 5 ( 4) 3 .

   

( 4, 3).

 

隨 1

課本頁次: 163

已知

a  ( 1,1),

b (2, 1)

解 :

2 a

 

b 2

a

b

( 1,1) (2, )

2 1

   

( 2, 2) (2, 1)

   

2 a

|

b |

2

a

|

b |

(18)

向量係數積的基本性質

(1) (r s a )

  

r a s a . (2) (r s a

) ( ) rs a

.

(3) (r a

   

b )  r a r b . ,

r s

 

a b,

為實數 , 為任意向量 .

課本頁次: 163

(19)

向量係數積的基本性質

證 :

(1) (r sr s a, )

  

r a s a

 

a b, .

為實數 , 為任意向量 .

1 1

( , ), ax y

1 1

(r s a )

 (r s x y )( , ) (rx1 sx ry1, 1 sy1)

1 1 1 1

(rx ry, ) (sx sy, )

1 1 1 1

( , ) ( , ) r x y s x y

. r a s a

 

課本頁次: 163

(20)

向量係數積的基本性質

證 : ,

r s

 

a b,

為實數 , 為任意向量 .

1 1

( , ), ax y

1 1

( ) ( ( , ))

r s a

r s x y r sx sy( 1, 1)

1 1

(rsx rsy, )

1 1

( , ) rs x y

( )rs a .

(2) (r s a

) ( ) rs a

.

課本頁次: 163

(21)

(3) (r a

   

b )  r ar b .

向量係數積的基本性質

證 : ,

r s

 

a b,

為實數 , 為任意向量 .

1 1 2 2

( , ), ( , ), ax y bx y

 

1 2 1 2

( ) ,

r a

 

br xx yy

rx1 rx ry2, 1 ry2

1, 1

 

2, 2

r x y r x y

r a

 

r b .

課本頁次: 163

(22)

用兩點的坐標表示向量

2 1 2 1

( , ).

PQ

xx yy

P Q, 兩點的坐標分別為 ( , ), ( , )x y1 1 x y2 2 , 則

證 : PQ

O x

y Q x y( ,2 2)

( , )1 1

P x y

2 2 1 1

( ,x y ) ( , )x y

 

2 1 2 1

(x x y, y ).

  

OQ OP

 

課本頁次: 164

(23)

用兩點的坐標表示向量

2 1 2 1

( , ).

PQ

xx yy 兩點的坐標分別為 ,

P Q ( , ), ( , )x y1 1 x y2 2 , 則

向量 PQ

的坐標表示法 , 就是

「終點 的坐標減去始點 的坐標」Q P .

課本頁次: 164

(24)

例 2

解 :

(1,1), (3, 2)

A B C(4,5)

為坐標平面上的三點 .  

AC

BC

(1) 求向量 .

(4 1,5 1) AC

  

(4 3,5 2) BC

  

, (3, 4)

. (1, 3)

課本頁次: 164

(25)

例 2

解 :

(1,1), (3, 2)

A B C(4,5)

為坐標平面上的三點 .  

(2) 已知ABCD為平行四邊形 , 求 點的坐標D .

O x

y

(1,1) A

(3,2) B

(4,5) C

( , ) D x y 設 點的坐標為 D ( , )x y

AD

BC

(x 1, y 1) (1, 3)

   

1 1, 1 3

x y

    

2, 4

x y

  

D 點的坐標為 (2,4)

課本頁次: 164

(26)

隨 2

解 :

( 2,5)

PQ

及 為坐標平面上的兩點 . 已知

Q點的坐標 .  

Q

x y,

點的坐標為

3 2

PQ

  

ab 3 2, 1

 

2 1, 3

 

4, 9

x 2, y 5

5

4 9 2

y x

 

 

 

  x  2, y  4

Q 點的坐標為 (2, 4)

2, 1 ,

a  

 

b

 

1, 3 , PQ

  

3 a 2 b

課本頁次: 165

(27)

甲、向量的坐標表示法

(三)兩向量平行的判定

1 1

( , ) ax y

 

b ( ,x y2 2).

設非零向量

//

a b

 

x y1 2 x y2 1

, 則 ;反之亦成立。

證 :

 

a // b

 

a r b r (   )

1 2 2

( , )x1 y r x( , y )

   (rx2, ry2 )

2 2

1 , 1 r

xrx yy

1 2 ( 2 ) 2

x yrx yx2(ry2 )  x2 y1.

 」

課本頁次: 165

(28)

甲、向量的坐標表示法

(三)兩向量平行的判定

//

a b

 

x y1 2 x y2 1

, 則 ;反之亦成立。

證 :

 」

(1) x y2 2  0 x y1 2x y2 1

1 1

2 2

( ) x y

x y r r

    

/ /

a b

 

1 2, 1 2

x rx y ry

  

1 1 2 2

( , ) ( , ) a x y rx ry

 

2 2

( , )

r x y r b

 

課本頁次: 165

1 1

( , ) ax y

 

b ( ,x y2 2).

設非零向量

(29)

甲、向量的坐標表示法

(三)兩向量平行的判定

//

a b

 

x y1 2 x y2 1

, 則 ;反之亦成立。

證 :

 」

(2) x y2 2  0 (x2 0, y2 0) ( x2 0, y2=0)

x2 0, y2 0 x y1 2 x y2 1

1 0

x  

a  (0, ) / /y1

b  (0, y2)

課本頁次: 165

1 1

( , ) ax y

 

b ( ,x y2 2).

設非零向量

(30)

甲、向量的坐標表示法

(三)兩向量平行的判定

//

a b

 

x y1 2 x y2 1

, 則 ;反之亦成立。

證 :

 」

(2) x y2 2  0 (x2 0, y2 0) ( x2 0, y2=0)

x2 0, y2 0 x y1 2 x y2 1

1 0

y  

a  ( , 0) / /x1

b  ( , 0)x2

課本頁次: 165

1 1

( , ) ax y

 

b ( ,x y2 2).

設非零向量

(31)

例 3

解 :

滿足 已知

(a

  

a t b(1, 2),) //

bc, 求 t 的值(2,3),

c (3, 4). , 且實數 t (1, 2) (2,3) (1 2 , 2 3 )

a t b   t   tt

 

(

  

a t b ) // c 1 2 2 3

3 4

t t

 

 

4 8t 6 9t

   

2

t  

課本頁次: 165

(32)

隨 3

解 :

(2,1), ( 2, 1)

A B   C(4, 2)為坐標平面上的三點 . (1) 求向量 AB

BC

2 2, 1 1

AB

    

 4, 2

   

4 2 , 2 1

BC

    

 

6, 3 (1)

(2) 4 2

6 3

    AB

 

/ / BC

∴ A,B,C, 三點共線 (2) 問: A,B,C, 三點是否共線?

課本頁次: 166

(33)

甲、向量的坐標表示法

(四)向量的線性組合

可以將一向量表成兩給定不平行向量的線性組合。

當向量以坐標表示時,利用代數的運算,

課本頁次: 166

(34)

例 4

解 :

(4,5) c

將向量 表成兩不平行向量

(1, 2) a

b (2,1) 的線性組合。

c

x

 

a y b ( ,x y   )

 

4,5 x

 

1, 2 y

 

2,1

  

2 4

2 5

x y x y

 

   

2, y 1

x   ∴

  

c  2 ab

x 2 , 2y x y

  

課本頁次: 166

(35)

隨 4

解 :

(7, 4) c  

已知向量

a (2,1),

b  ( 1, 2)

求實數 x, y 的值使得

  

c x a y b .

cx ay b

  

7, 4

x

 

2,1 y

1, 2

    

2x y x, 2y

2 7

2 4

x y x y

  

    

2, 3

xy

  

課本頁次: 166

(36)

O x y

例 5

解 :

0, 0 ,

    

3, 0 , 1, 2

O A B

已知 為坐標平面上三點。

OP

P

標出向量 之終點 的區域:

OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(1) x 1, y 1

(3,0) A

(4,2) (1,2) Q

B P(4,2)

P OAQB Q

4, 2

終點 恰為平行四邊形 的頂點

課本頁次: 167

(37)

例 5

解 :

0, 0 ,

    

3, 0 , 1, 2

O A B

已知 為坐標平面上三點。

OP

P

標出向量 之終點 的區域:

OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(2) x 1, 0  y 1

P OAQB AQ

終點 的範圍為平行四邊形 的一邊

(3,0) A

(4,2) (1,2) Q

B

O x

y

課本頁次: 167

(38)

O x y

例 5

解 :

0, 0 ,

    

3, 0 , 1, 2

O A B

已知 為坐標平面上三點。

OP

P

標出向量 之終點 的區域:

OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(3) 0  x 1, 0  y 1

(3,0) A

(4,2) (1,2) Q

B

P OAQB

終點 的範圍為平行四邊形 的區域 ( 含邊界 )

課本頁次: 167

(39)

O x y

隨 5

解 :

0, 0 ,

    

3, 0 , 1, 2

O A B

已知 為坐標平面上三點。

OP

P

標出向量 之終點 的區域:

OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(1)   1 x 1, 0  y 1

(3,0) A

(4,2) (1,2) Q

B

P AQDC

終點 的範圍為平行四邊形 的區域 ( 含邊界 ) ( 3,0)

C

( 2,2) D

課本頁次: 167

(40)

O x y

隨 5

解 :

0, 0 ,

    

3, 0 , 1, 2

O A B

已知 為坐標平面上三點。

OP

P

標出向量 之終點 的區域 OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(1)   1 x 1, 0  y 1

(3,0) A

(4, )2 Q

( 3,0) C

( 2,2) D

,並求其面積:

區域面積  (3 ( )3 )  (2 0)   6 2 12

課本頁次: 167

(41)

O x y

隨 5

解 :

OP

P

標出向量 之終點 的區域:

OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(2)      1 x 1, 1 y 1

(3,0) A

(4,2) (1,2) Q

B

P CEQD

終點 的範圍為平行四邊形 的區域 ( 含邊界 ) ( 2,2)

D

( 4, 2)

C   E(2, 2)

課本頁次: 167

(42)

O x y

隨 5

解 :

OP

P

標出向量 之終點 的區域,並求其面積:

OP

  

x OA y OB

, 試依下列各指定範圍

(2)      1 x 1, 1 y 1

(4, )2 ( 2,2) Q

D

( 4, 2)

C E(2,2)

區域面積 (2 (4)) (2 (2))   6 4 24

課本頁次: 167

(43)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 168

(五)分點坐標公式

證 :

為坐標平面上的兩點

1, 1

A x y B

x y2, 2

若點 P

x y,

在線段 AB 上﹐且 AP PB: m : n ﹐則

P 點的坐標為 nx1 mx ny2 , 1 my2

m n m n

m

m A

APn B

1 1

( , )x y ( , )x y ( ,x y2 2)

m n

A P B

(44)

甲、向量的坐標表示法

課本頁次: 168

(五)分點坐標公式

證 : m

m A

APn B

1 1

( , )

AP

x x y y 

2 1 2 1

( , )

AB

xx yy

1 1 2 1 2 1

( , ) m ( , )

x x y y x x y y

    m n  

1 m ( 2 1)

x x x

x   m n

1 2

m x

m n x n

1 1

( , )x y ( , )x y ( ,x y2 2)

m n

A P B

1 m ( 2 1)

y y y

y m n

1 2

m y

m n y n

(45)

例 6

解 :

課本頁次: 168

 

2,5

A B

3,0

為坐標平面上的兩點

P 點為直線 AB 上一點﹐且 AP PB: 2 : 3 在線段 上﹐求 點坐標

(1) P AB P

2 ( 3) 3 2 3

x   2  

   0

(2,5) ( , ) x y ( 3,0) 

2 3

A P B

3 5 2

3 0

y     2

  3

∴ P 點坐標為 (0,3)

(46)

例 6

解 :

課本頁次: 168

 

2,5

A B

3,0

為坐標平面上的兩點

P 點為直線 AB 上一點﹐且 AP PB: 2 : 3 不在線段 上﹐求 點坐標

(2) P AB P

2 ( 3) 1 2 1

2      x

6 3 x

( , ) x y (2,5) ( 3,0) 

2 1

P A B

5 2 0 1

2 1

   y

  3

y

∴ P 點坐標為(12,15) 3

6 x 6

    x 12 15

 y

(47)

6

解 :

課本頁次: 169

2, 1

AB

1,5

為坐標平面上的兩點

P 點為線段 AB 上一點﹐且 AP PB: 1: 2 P 點坐標

1 ( 1) 2 2 2

x    1  

  1

(2, 1)  ( , ) x y ( 1,5) 

1 2

A P B

2 ( 1) 1 5

1 2

y     

  1

∴ P 點坐標為 (1,1)

(48)

例 7

解 :

課本頁次: 169

ABC 三頂點的坐標分別為 A x y

1, 1

2, 2

B x y ﹐ C x y

3, 3

G ABC 的重心 G 點坐標

A

B C

2 B C

2 1

G G

2 1

2

B C A

 

2 1 3

A B C 

∴ G 點坐標為

1 2 3 1 2 3

( , )

3 3

xxx yyy

(49)

隨 7

解 :

課本頁次: 170

設已知 A

 

3,2 B

2,1

C

 

5,6

ABC 的重心坐標

3 ( 2) 5 2 1 6

( , )

3 3

     為坐標平面上的三點﹐求

重心坐標為

(2,3)

(50)

乙、直線的參數式

課本頁次: 170

O x

y

v L

( 1,2)

A B(2,3) ( , )

P x y ( 1, 2) / / (2,3)

AP

xy

v  ,

AP t v t

 

  

(x 1, y 2) t(2,3)

   

1 2 2 3

x t

y t

  

   

1 2 , 2 3

x t

y t t

  

    

(51)

乙、直線的參數式

課本頁次: 171

設直線 L 通過點 A x y ﹐且與非零向量

0, 0

 

v ( , )a b

平行﹒若 P x y為直線 L 上任一點﹐則 x 與 y 會滿足

,

0 0

x x at , y y bt t

  

反之﹐平面上坐標滿足上式的點都在直線 L 上﹒

我們稱此式為直線 L 的參數式 t 為參數﹐而向量

v 稱為直線 L 的方向向量﹒

(52)

例 8

解 :

課本頁次: 171

 

2,1

A B

1,3

設 L 為通過 兩點的直線 求直線 L 的參數式﹒

(1)

( 3,2) / / vAB   L

﹐且

 

 

2,1

∵ L 通過點 A

∴ 直線 L 的參數式為 2 3

( ) 1 2

x t

y t t

  

   

 

在 L 上找出異於 A, B 的第三個點 (2)

解 : ∵ L 上任一點的坐標﹐都可表示成

2 3 ,1 2 t t

t   對應的點 2 ( 4,5) 在 L 上﹒

(53)

例 8

解 :

課本頁次: 171

 

2,1

A B

1,3

設 L 為通過 兩點的直線 求直線 L 的參數式﹒

(1)

( 3,2) / / vAB   L

﹐且

 

 

2,1

∵ L 通過點 A

∴ 直線 L 的參數式為 2 3

( ) 1 2

x t

y t t

  

   

 

1,3

B

∵ L 也通過點

∴ 直線 L 的參數式為 1 3

( ) 3 2

x t

y t t

  

 

  

 

所以直線的參數式表示法不是唯一的﹒

(54)

隨 8

解 :

課本頁次: 171

 

3,6

A 且點

在 L 上﹐

已知直線 L 的參數式為 1

( ) 2 4

x at

y t t

  

  

求 a 的值﹒

1 2 4 3

6

at t

  

  

將點 A 代入 L 得

由得 t  1 代入得 a 4

(55)

例 9

解 :

課本頁次: 172

化成直線的一般式

將直線 的參數式 2 3

( ) 4 5

x t

y t t

 

  

2 3 4 5

x t

y t

 

  

由 ×5+ ×3﹐

得直線的方程式為 5x  3y  22 消去 t ﹐

5x  3y  22 0

(56)

隨 9

解 :

課本頁次: 172

的交點坐標

二直線 2 2

: ( )

3 2

x t

L t

y t

  

  

2

: 2

3 2

x t

L y t

  

  

由 ×2+

又由

2x y  1

﹐解得

1 : x 3y 8 0 L    求 與 L1 L2

8 1 3

2x x

y y

 

 

x  1, y  3 的交點坐標為

L1L2

1, 3

(57)

例 10

解 :

課本頁次: 173

求 L 的一個參數式﹒

已知直線 L : 3x 2 y 5

(2,3) / / vABL

﹐且

 

1, 1

A

∵ L 通過點

∴ 直線 L 的參數式為

1 2 ( ) 1 3

x t

y t t

  

    

 

在直線 L 上取 A

1, 1 ,

  

B 3,2 兩點

(58)

隨 10

解 :

課本頁次: 173

的一個參數式為 設直線 L : 3x 2y  1 0

3 ( ) 3

x at y b t t

 

  

 ﹐ 求實數 a , b 的值﹒

3 3 2b 1 0 b 4

       1 (3 ,7)

t   a

在直線 L 上

0 (3, ) t   點 b

在直線 L 上

3 (3 a) 2 7 1 0 a 2

        

(59)

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參考文獻

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