高中数学课件:3《1-2空间向量基本定理》0.pptx
湖南省名师网络工作室精品课
1.2空间向量基本定理
学科:数学(人教A版)
学校:湖南省株洲市茶陵县第三中学
年级:高二年级
主讲人:谢婷
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1.2空间向量基本定理
学科:数学(人教A版)
学校:株洲市茶陵县三中
年级:高二年级
主讲人:谢婷
问题1:我们已经学习过平面向量基本定理,那么平面向量基本定理的内容是什么呢?
追问:由平面向量基本定理知道,平面内任意一个向量都可以用两个不共线的向量表
示.类似地,任意一个空间向量能否用任意三个不共面的向量a,b,c来表示呢?
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一.复习回顾、提出问题
数学|高二
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二.探究新知
问题2:如图,设i,j,k是空间中三个两两
垂直的向量,且表示他们的有向线段有公
共起点O,对于任意一个空间向量p=OP,
p能否用i,j,k表示呢?
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解决办法?
uuuLLI
设OQ为OP在i,j确定的平面上的投影向量,则
由平面向量基本定理可知,存在唯一的有序实数对(x,y),
使得0Q=xi+yj.从而OP=0Q+zk=xi+yj+zk.
从而=+zk.而在i,j所确定的平面上,
OQ
uuu
P
u
uuuuuuuuu
OP=0Q+QP,
uul
使得QP=zk,
共线,因此存在唯一实数z,
LLLL
又向量QP,k
数学|高二
因此,如果i,j,k是空间三个两两垂直的向
量,那么对于任意一个空间向量p,存在唯一的有
序实数组(x,y,z),使得p=xi+yj+zk.我们称xi,yj,zk分别为向量p在i,j,k上的分向量.
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对于上面的分解,你能证明唯一性吗?
假设这种表示不唯一,
即p还可以表示成p=x₁i+y₁j+z₁k,
那么xi+yj+zk=x₁i+y₁j+z₁k.
由向量i,j,k不共面可以得到:
x=x₁,y=y₁,z=z₁·
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问题3:在空间中,如果用任意三个不共面的
向量a,b,c代替两两垂直的向量i,j,k,你
能得到类似的结论吗?
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OA=a,OB=a,OC=a,
数学|高二
分析:
过点O作
uuu
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空间向量基本定理:如果三个向量a,b,c不共面
那么对任意一个空间向量P,存在唯一的有序实数
组(x,y,z),使得p=xa+yb+zc.
我们把{a,b,c}叫做空间的一个基底,a,b,c都叫
做基向量.所有空间向量组成的集合就是
{plp=xa+yb+zgx,yRz
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特别地,如果空间的一个基底中的三个基向
量两两垂直,且长度都为1,那么这个基底叫做
单位正交基底,常用{i,j,k}表示.由空间向量
基本定理可知,对空间中的任意向量a均可以分
解为三个向量xi,yj,zk,使得a=xi+yj+zk,
像这样,把一个空间向量分解为三个两两垂直的
向量,叫做把空间向量进行正交分解.
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追问1:你能自己给出空间向量基本定理的证明吗?
追问2:请同学们思考下面几个问题
(1)构成空间的基底是唯一的吗?
(2)基底选定后,空间中向量用基底表示,
表示形式唯一吗?
(3)基向量可以为零向量吗?
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三.巩固新知
【问题1】若{a,b,c}是空间的一个基底.试判
断{a+b,b+c,c+a}能否作为该空间的一个基底?
【分析】由基底的定义可以知道,只要判断向量
a+b,b+c,c+a是否共面.
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【解】假设a+b,b+c,c+a共面,则存在实数λ、μ,
使得a+b=λ(b+c)+μ(c+a),即a+b=μa+λb+(λ+μ)c
∵{a,b,c}是空间的一个基底∴a,b,c不共面.
∴μ=1且λ=1且λ+μ=0,∴λ、μ不存在
即不存在实数λ、μ,使得a+b=λ(b+c)+μ(c+a),
∴a+b,b+c,c+a不共面,
故{a+b,b+c,c+a