向量在数学中的应用_向量法在数学中的应用
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向量在数学中的应用
一、向量知识
设a=（x，y），b=(x'，y')。
1、向量的加法
向量的加法满足平行四边形法则和三角形法则。
向量的加法
OB+OA=OC。
a+b=(x+x'，y+y')。
a+0=0+a=a。
向量加法的运算律：
交换律：a+b=b+a；
结合律：(a+b)+c=a+(b+c)。
2、向量的减法
如果a、b是互为相反的向量，那么a=-b，b=-a，a+b=0.0的反向量为0
AB-AC=CB.即“共同起点，指向被
向量的减法
减”
a=(x,y)b=(x',y')则a-b=(x-x',y-y').3、数乘向量
实数λ和向量a的乘积是一个向量，记作λa，且∣λa∣=∣λ∣·∣a∣。
当λ>0时，λa与a同方向
当λ
向量的数乘
当λ=0时，λa=0，方向任意。
当a=0时，对于任意实数λ，都有λa=0。
注：按定义知，如果λa=0，那么λ=0或a=0。
实数λ叫做向量a的系数，乘数向量λa的几何意义就是将表示向量a的有向线段伸长或压缩。
当λ>1时，表示向量a的有向线段在原方向（λ>0）或反方向（λ
当λ0）或××反方向（λ
数与向量的乘法满足下面的运算律
结合律：(λa)·b=λ(a·b)=(a·λb)。
向量对于数的分配律（第一分配律）：(λ+μ)a=λa+μa.数对于向量的分配律（第二分配律）：λ(a+b)=λa+λb.数乘向量的消去律：① 如果实数λ≠0且λa=λb，那么a=b。② 如果a≠0且λa=μa，那么λ=μ。
4、向量的数量积
定义：已知两个非零向量a,b。作OA=a,OB=b,则角AOB称作向量a和向量b的夹角，记作〈a,b〉并规定0≤〈a,b〉≤π
定义：两个向量的数量积（内积、点积）是一个数量，记作a·b。若a、b不共线，则a·b=|a|·|b|·cos〈a，b〉；若a、b共线，则a·b=+-∣a∣∣b∣。
向量的数量积的坐标表示：a·b=x·x'+y·y'。
向量的数量积的运算律
a·b=b·a（交换律）
(λa)·b=λ(a·b)(关于数乘法的结合律)
（a+b)·c=a·c+b·c（分配律）
向量的数量积的性质
a·a=|a|的平方。
a⊥b 〈=〉a·b=0。
|a·b|≤|a|·|b|。（该公式证明如下：|a·b|=|a|·|b|·|cosα| 因为0≤|cosα|≤1，所以|a·b|≤|a|·|b|）
向量的数量积与实数运算的主要不同点
1．向量的数量积不满足结合律，即：(a·b)·c≠a·(b·c)；例如：(a·b)^2≠a^2·b^2。
2．向量的数量积不满足消去律，即：由 a·b=a·c(a≠0)，推不出 b=c。
3．|a·b|≠|a|·|b|
4．由 |a|=|b|，推不出 a=b或a=-b。
5、向量的向量积
定义：两个向量a和b的向量积（外积、叉积）是一个向量，记作a×b（这里并不是乘号，只是一种表示方法，与“·”不同，也可记做“∧”）。若a、b不共线，则a×b的模是：∣a×b∣=|a|·|b|·sin〈a，b〉；a×b的方向是：垂直于a和b，且a、b和a×b按这个次序构成右手系。若a、b共线，则a×b=0。
向量的向量积性质：
∣a×b∣是以a和b为边的平行四边形面积。
a×a=0。
a垂直b〈=〉a×b=|a||b|。
向量的向量积运算律
a×b=-b×a
（λa）×b=λ（a×b）=a×（λb）
a×（b+c）=a×b+a×c.注：向量没有除法，“向量AB/向量CD”是没有意义的。
6、三向量的混合积
定义：给定空间三向量a、b、c，向量a、b的向量积a×b，再和向量c作数量积(a×b)·c，向量的混合积
所得的数叫做三向量a、b、c的混合积，记作(a,b,c)或(abc)，即(abc)=(a,b,c)=(a×b)·c
混合积具有下列性质：
1．三个不共面向量a、b、c的混合积的绝对值等于以a、b、c为棱的平行六面体的体积V，并且当a、b、c构成右手系时混合积是正数；当a、b、c构成左手系时，混合积是负数，即(abc)=εV（当a、b、c构成右手系时ε=1；当a、b、c构成左手系时ε=-1）
2．上性质的推论：三向量a、b、c共面的充要条件是(abc)=0
3．(abc)=(bca)=(cab)=-(bac)=-(cba)=-(acb)
4．(a×b)·c=a·(b×c)
7、三向量的二重向量积
由于二重向量叉乘的计算较为复杂，于是直接给出了下列化简公式以及证明过程：
二重向量叉乘化简公式及证明
三角形不等式
1、∣∣a∣-∣b∣∣≤∣a+b∣≤∣a∣+∣b∣
① 当且仅当a、b反向时，左边取等号
② 当且仅当a、b同向时，右边取等号。
2．∣∣a∣-∣b∣∣≤∣a-b∣≤∣a∣+∣b∣。
① 当且仅当a、b同向时，左边取等号
② 当且仅当a、b反向时，右边取等号。定比分点
定比分点公式（向量P1P=λ·向量PP2）
设P1、P2是直线上的两点，P是l上不同于P1、P2的任意一点。则存在一个任意实数 λ且λ不等于-1，使 向量P1P=λ·向量PP2，λ叫做点P分有向线段P1P2所成的比。
若P1（x1,y1)，P2(x2,y2)，P(x,y)，则有
OP=(OP1+λOP2)/(1+λ)；（定比分点向量公式）
x=(x1+λx2)/(1+λ),y=(y1+λy2)/(1+λ)。（定比分点坐标公式）
我们把上面的式子叫做有向线段P1P2的定比分点公式
三点共线定理
若OC=λOA +μOB ,且λ+μ=1 ,则A、B、C三点共线
三角形重心判断式
在△ABC中，若GA +GB +GC=O,则G为△ABC的重心 向量共线的条件
若b≠0，则a//b的重要条件是存在唯一实数λ，使a=λb。
若设a=（x1，y1），b=（x2，y2），则有x1y2=x2y1。
零向量0平行于任何向量。向量垂直的充要条件
a⊥b的充要条件是 a·b=0，即x1x2+y1y2=0。
零向量0垂直于任何向量。
平面向量的分解定理
平面向量分解定理：如果e1、e2是同一平面内的两个不平行向量，那么对于这一平面内的任一向量，有且只有一对实数λ1，λ2使a=λ1e1+λ2e2我们把不平行向量e1、e2叫做这一平面内所有向量的一基底．
二、应用(一)向量在函数中的应用 例1：求函数的值域。
解：函数的解析式可化为：，，说明：碰到此类问题，我们必须先模拟、联想、构造两个向量，然后利用向量的平等关系得出函数的值域或其最值。
(二)、向量在不等式问题中的应用
(三)、向量在三角问题中的应用
(四)、向量在平面几何问题中的应用
例4：用向量证明：三角形中位线平行于底边，且长度是底边长度的一半。
说明：向量与非零向量共线的充要条件是：有且只有一个实数使得，这是证明平行、共点、共线、共面的有力工具。
(五)、向量在解析几何问题中的应用
说明：在教材中增加向量内容之前，本题可用两种方法求解：一是利用余弦定理结合椭圆焦半径公式求解；二是利用直线的到角公式求解，但必须注意斜率是否存在的问题，应验证斜率不存在的情况。
(六)、向量在立体几何问题中的应用
