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平面向量学习的建议

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向量,既有大小、又有方向,此前学过的数学中,我们可从未见过这样的量.但是,在现实世界中大量存在着这样的量:力、速度、电场、磁场……我们都较为熟悉,向量已是近代数学重要和基本的数学模型之一.向量,既不同于数、不同于形,义兼有数和形的特性,是数与形的完美结合,可以说亦数亦形,是数与形的珠联璧合,美丽的化身.

1.本章的数学研究过程与方法

①概括新概念.向量是个新知识,什么是向量,我们首先把概念搞清楚.既有大小义有方向,那么,我们能否用这句话来刻面向量?

②符号表示它.对这个新的对象还想知道什么东西呢?我们研究数学对象的时候,一般是怎样研究它的?数学最大的特点是抽象,数学是看不到摸不着的,那怎么办?就是符号表示啊.你说向量我说向量,向量也只是两个中国字,我们要想让全世界都懂什么是向量,你说怎么办?我们就要给它一个通用的符号,

③研究它的性质,向量的模是一个数,从这个角度你能举出两个你认为比较特殊的向量吗?数字里面除了零以外还有哪个比较特殊――单位1,这样就有了零向量和单位向量.

两个向量有何关系?向量兼有数和形的特征.从数的角度,可以考虑向量的运算,所以定义了向量的加、减、数乘运算,和向量的数量积,而这些运算义蕴含着几何的性质;从形的角度,需要研究位置关系,如向量的平行或共线,当两向量不平行时,义要考虑相互“倾斜”的程度,即引入夹角是必要的,于是数量积义成为研究两个向量关系的重要工具.凡是运算,当然会考虑运算律,诸如交换律,乘法对加法的分配律,等等.本章是数中有形,运算有几何意义;形中有数,用数研究几何,可谓是数形结合的典范.

2.平面向量的本质是什么

我们所学习的向量,是指既有大小义有方向的量,即关注它的大小和方向.另一方面,我们也只关注它的大小和方向,即凡大小相等、方向相同的向量,都是相等的向量,而不去考虑向量的起点和终点,我们把这样的向量叫自由向量,在高中数学中,我们所学习研究的向量都是自由向量,它和我们在三角函数中所学习的有向线段的概念是不同的.

在平面向量中,其坐标表示是a=(x,y),这说明平面向量是二元变量,它们有如下对应关系:

所以,某种意义下,研究平面向量,就是在同时研究两个变量x,y,而且这两个变量之间可能还有一些关系(比如,他们可能在某个轨迹上).它们根据“剧情”,以不同的角色或面目出现,有时是一个有序的实数对(横坐标、纵坐标两个变量),有时又合二为一成“一个”整体(向量)出现,给我们以惊喜,做到了数和形的完美结合与适时的角色转换,这是何等好的事情啊.

3.概念学习要注意什么

特别要注意概念之间的联系,从整体上理解把握概念,例如,“向量的概念”一节内容中,概念较多,如果能注意到它们之间的联系与发展,把概念串联起来,那么对概念的理解与记忆可能要容易许多.

如下面的框图所示,向量包含两个要素,大小和方向.从大小这条线路出发,当向量的大小(模)为零或1的时候,就得到了零向量和单位向量的概念,并且要注意到零向量的方向是任意的,不是没有方向;从方向这条线路出发,当两个向量的方向相同或相反时,得到平行向量(共线向量)的概念;同时考虑大小和方向两个变化,当两个非零向量大小相等、方向相同时,称为相等向量,当两个非零向量大小相等、方向相反时,称为相反向量,并规定零向量的相反向量仍是零向量.这样,看似向量的相关概念比较多,其实只要抓住大小和方向这两个要素,用联系的观点去学习,就是抓住了关键,学习过程也就更有趣了.

4.怎样学习向量的运算

首先,要理解向量运算的定义.要结合已有的知识和生活中的实例,理解建立向量运算的合理性与必要性,向量的运算都有实际的背景和意义,比如,向量的加减法与力的合成与分解类似,满足平行四边形法则.在加法的基础上,定义向量的减法运算:减法是加法的逆运算,即若x+b=a,则称x为向量a与b的差,即哪个向量与b的和等于a,那个向量就是a与b的差.或者说,对于什么是a-b,我们只有在理解加法运算的基础上,才能理解它的意义.

其次,要明确向量运算的结果.在加法、减法、数乘三种运算中,其运算结果是向量,这就要搞清楚,“运算结果”中的向量的大小是什么、方向如何确定.以数乘为例,设λ∈R,λa是一个向量,其长度是|λ||a|,方向则要分λ>0,λ

第三,在给出运算概念的基础上,一般都要学习研究它的运算法则,这要注意与我们所熟悉的实数的运算法则相比较,哪些是类似的,哪些是不同的,为什么,法则的应用的条件是什么,搞清这些问题,对于理解运算法则解决问题是有益的.

5.学习平面向量的数量积要注意什么

平面向量的数量积,是向量的重要运算概念,也有其深刻的实际背景,如功的计算,向量的数量积与向量的和、差、数乘运算不同,平面向量的数量积的运算结果是数量,故日“数量积”.从它的形式a.b= |a||b|.cosθ可以看出,数量积是针对两个向量的长度、夹角的运算,这样的运算对我们而言,形式也是全新的.运算的对象是向量,其结果却是数量.因此,我们要关注其运算形式结果与实数乘法的比较.如下表: