向量交叉法则

(整期优先)网络出版时间:2020-09-11
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向量交叉法则

张本红

四川省 攀枝花市大河中学 ( 四川 攀枝花 ) 617002

摘要:平面向量基本定理是向量学习的一个非常重要的内容,计算中掌握交叉法则可以使计算变得简洁。

关键词:向量 交叉法则 坐标

(人教版 必修4 P99 例8)设点5f5b36780150e_html_ec245667569cea72.gif 是线段5f5b36780150e_html_c87753d2859082f5.gif 上的一点,5f5b36780150e_html_be7c986ee7b394e2.gif 的坐标分别是5f5b36780150e_html_bb27ff80bc9204b2.gif5f5b36780150e_html_f55e4f297d4d385a.gif .

(1)当点5f5b36780150e_html_90791d5eca5197f2.gif 是线段5f5b36780150e_html_b7aeb4848f07827.gif 的中点时,求点5f5b36780150e_html_1fea40aeb277d2b6.gif 的坐标;

(2)当点5f5b36780150e_html_90791d5eca5197f2.gif 是线段5f5b36780150e_html_b7aeb4848f07827.gif 的一个三等分点时,求点5f5b36780150e_html_1fea40aeb277d2b6.gif 的坐标.

解:(1)如图2.3-14,

5f5b36780150e_html_d5acdf3ab476763f.gif

由向量的线性运算可知

5f5b36780150e_html_b003cb34ac1797bc.gif .

所以,点5f5b36780150e_html_8b34bb44fc50448a.gif 的坐标是5f5b36780150e_html_6eaddcee5294da33.gif .

(2)如图2.3-15,

5f5b36780150e_html_ca9c3019e6547e98.gif

当点5f5b36780150e_html_90791d5eca5197f2.gif 是线段5f5b36780150e_html_b7aeb4848f07827.gif 的一个三等分点时,有两种情况,即5f5b36780150e_html_cd809aa016bee4dd.gif .

如果5f5b36780150e_html_abece3d0ab483a1e.gif (图2.3-15(1)),那么

5f5b36780150e_html_ba65806d2fd7609.gif ,即点5f5b36780150e_html_8b34bb44fc50448a.gif 的坐标是5f5b36780150e_html_7f6ad1bb6ce1f54.gif .

同理,如果5f5b36780150e_html_614661681a92b185.gif (图2.3-15(2)),那么点5f5b36780150e_html_8b34bb44fc50448a.gif 的坐标是5f5b36780150e_html_6f98112b3129f30e.gif .

观察本题的结果,如图

5f5b36780150e_html_43dc29eebb292104.gif

5f5b36780150e_html_4cc46b4d7ad8c153.gif5f5b36780150e_html_b579d63ab9b95eda.gif5f5b36780150e_html_e60af6c1ede0d90.gif .

不难发现,向量5f5b36780150e_html_8786cf780db7f923.gif 前的系数与点5f5b36780150e_html_6effcdb459f75195.gif 分线段5f5b36780150e_html_a52a737ae0e928fd.gif 的比例刚好相反(交叉),把握这个规律能迅速解题,如下:

5f5b36780150e_html_89ce707a2c6820f5.gif

5f5b36780150e_html_3143543ce8bf3eb.gif ,则

5f5b36780150e_html_b946d66a40381567.gif

例1 (2015年新课标1理 第7题)设5f5b36780150e_html_26876e2e7e6ed41c.gif5f5b36780150e_html_4981023ffb584067.gif 所在平面内一点,且5f5b36780150e_html_4feb2f60a563b33.gif ,则( )

A. 5f5b36780150e_html_29fa57f332c41445.gif B. 5f5b36780150e_html_d2fdefd92872d8cd.gif

C. 5f5b36780150e_html_42bf2963aca2f99d.gif D. 5f5b36780150e_html_59c51c8d609391b4.gif

解:如图,

5f5b36780150e_html_2bdec82330464f7a.gif

易知,

5f5b36780150e_html_67c47166e5545ebf.gif ,即5f5b36780150e_html_987e6840592d4b90.gif ,故答案选A.

例2如图,在四边形5f5b36780150e_html_2bd397acd3f4e3db.gif 中,5f5b36780150e_html_5b19c3c9047ce4d3.gif ,5f5b36780150e_html_41634387c228176c.gif ,把5f5b36780150e_html_fd04cf018e44c57b.gif 沿5f5b36780150e_html_11b14b67b91e6a23.gif 翻折,使得平面5f5b36780150e_html_106b7dcc6a358319.gif 平面5f5b36780150e_html_933e904b3f5f45e8.gif .

(Ⅰ)求证:5f5b36780150e_html_c8fb6e184eeccba6.gif

5f5b36780150e_html_b3a7a5143f280e63.gif Ⅱ)在线段5f5b36780150e_html_f81e842f2ffbe015.gif 上是否存在点5f5b36780150e_html_23539b175b9723f1.gif ,使得5f5b36780150e_html_36f082002a2c7c7.gif 与平面5f5b36780150e_html_cf4efb6dfd42b68b.gif 所成角的余弦值为5f5b36780150e_html_79c4706e14f91a4.gif ?若存在,求出5f5b36780150e_html_96e7be54a873bb8a.gif 的值;若不存在,说明理由.

解:(Ⅰ)由已知,5f5b36780150e_html_10aefc9e33d4092e.gif ,所以5f5b36780150e_html_4b1442273cce06b1.gif ,

∵平面5f5b36780150e_html_5f3d2fc35350f669.gif 平面5f5b36780150e_html_1eea3dcab2ed9fb5.gif ,平面5f5b36780150e_html_eb2bd34e3377ad82.gif ,所以5f5b36780150e_html_593987fd8eaf467e.gif 平面5f5b36780150e_html_c9a830fb6bfb1ad7.gif

又∵5f5b36780150e_html_f3e68ae29f4e3e27.gif 平面5f5b36780150e_html_c9a830fb6bfb1ad7.gif , ∴5f5b36780150e_html_f30cf82bd233f046.gif

5f5b36780150e_html_1edc5be0612978a1.gif Ⅱ)过点5f5b36780150e_html_1ebd0fb870b241cb.gif5f5b36780150e_html_598148e149229f75.gif 平面5f5b36780150e_html_5c9f98ce7c38ff58.gif ,分别以5f5b36780150e_html_421667398200335e.gif5f5b36780150e_html_71aca9091d0a2561.gif 建立空间直角坐标系,则5f5b36780150e_html_cc47f165129da1ac.gif ,5f5b36780150e_html_f18104406e64875c.gif ,5f5b36780150e_html_c183d142990fcb93.gif ,

5f5b36780150e_html_5ded190626b625ac.gif ,5f5b36780150e_html_cd6f2d40163e2817.gif ,5f5b36780150e_html_6bda41520ae0aab6.gif ,

设平面5f5b36780150e_html_62befedc5ab4c965.gif 的法向量为5f5b36780150e_html_87796e88ba952b56.gif

5f5b36780150e_html_a5842b1746736179.gif ,所以5f5b36780150e_html_379e583768e5b185.gif ,故5f5b36780150e_html_69a88edb50189504.gif

设在线段5f5b36780150e_html_f81e842f2ffbe015.gif 上存在点N,使得5f5b36780150e_html_36f082002a2c7c7.gif 与平面5f5b36780150e_html_cf4efb6dfd42b68b.gif 所成角的余弦值为5f5b36780150e_html_79c4706e14f91a4.gif .

5f5b36780150e_html_d4dd42b33f64a7ed.gif ,则5f5b36780150e_html_18e95b946f3de399.gif ,5f5b36780150e_html_b1e91d85e70d3039.gif ,

5f5b36780150e_html_36f082002a2c7c7.gif 与平面5f5b36780150e_html_cf4efb6dfd42b68b.gif 所成角为5f5b36780150e_html_fa1241d06cdcf2d7.gif ,则5f5b36780150e_html_ad9535139760f7dc.gif ,解得5f5b36780150e_html_56f5988e8313abc5.gif

所以在线段5f5b36780150e_html_f81e842f2ffbe015.gif 上存在点N,使得5f5b36780150e_html_36f082002a2c7c7.gif 与平面5f5b36780150e_html_cf4efb6dfd42b68b.gif 所成角的余弦值为5f5b36780150e_html_79c4706e14f91a4.gif ,此时5f5b36780150e_html_a3d030581c809ebe.gif .

注:本题5f5b36780150e_html_7f13a5cf20161339.gif 点坐标的计算:设5f5b36780150e_html_a52e4c72d66f20ea.gif5f5b36780150e_html_cd64394b890aa822.gif ,即5f5b36780150e_html_18e95b946f3de399.gif . 参考文献: 【1】杨学军, 徐炜遐, 窦强,等. 向量交叉多线程处理方法及向量交叉多线程微处理器:. 【2】李锋. 平面向量与其他知识的交汇赏析[J]. 数理化学习(高中版), 2011, 000(012):16-20.