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平面向量 · 第 1 站

平面向量线性运算:加减 / 数乘 / 共线定理

向量是既有大小又有方向的量。它能像数一样加减、乘常数,但又带方向。这一站学向量的线性运算:三角形法则、平行四边形法则、数乘、共线定理——是整个向量板块的地基。

① 这一课怎么学(小白 4 步法)

总用时约 70 分钟,分 4 步,一步都别跳:

1读(15 分钟)
理解向量 vs 数量:向量有方向,不能比较大小。
2画(15 分钟)
画 a+b、a−b、2a、−a 的图示。
3练(20 分钟)
做第⑥⑩部分,重点练共线定理。
4默(10 分钟)
背共线定理和中点公式。
第一课小目标① 用三角形法则画 a+b;② 数乘 λa 的方向和长度;③ 用共线定理判三点共线。

② 一图看懂全课(思维导图)

先有地图再走路:本知识共分这几大块,学完每块回来打勾。

向量线性运算
→
概念
大小|a|
方向
零向量
单位向量
→
加法
三角形法则
平行四边形法则
交换律结合律
→
数乘
λa 长度|λ||a|
λ>0 同向
λ<0 反向
→
共线
a∥b ⇔ b=λa
三点共线
中点公式

③ 先认识它::有方向的量

向量:既有大小又有方向的量。记作 a(粗体)或 AB。向量的大小叫模,记作 |a|。零向量 0 长度为 0,方向任意。单位向量 长度为 1。

相等向量:大小相等且方向相同。相反向量:大小相等方向相反,−a。

a b a+b(三角形法则)
向量不能比较大小"a>b" 是错的(方向不能比大小)。但 |a| 是数量,可以比大小。零向量方向任意,所以 0 与任意向量平行。

④ 完整公式 / 体系表

加法法则 三角形法则:首尾相接,从起点指向终点
平行四边形法则:同一起点,对角线
减法 a − b = a + (−b),同一起点,从 b 的终点指向 a 的终点
数乘 λa 长度:|λa| = |λ|·|a|
方向:λ>0 与 a 同向;λ<0 与 a 反向;λ=0 为零向量
共线定理(重要) a ∥ b (b≠0) ⇔ 存在唯一实数 λ 使 b = λa
三点 A,B,C 共线 ⇔ AB ∥ AC ⇔ AB = λ·AC
中点公式:若 M 是 AB 中点,则 OM = (OA+OB)/2
运算律内容
交换律a+b = b+a
结合律(a+b)+c = a+(b+c)
数乘分配律λ(a+b)=λa+λb,(λ+μ)a=λa+μa

⑤ 用法场景与典型例题

典型例题

例1(化简):化简 AB + BC + CD。
解:AB+BC=AC,AC+CD=AD。结果 = AD。
例2(共线):已知 AB = 2a,AC = 6a,判断 A,B,C 是否共线。
解:AC = 3·AB,两向量共线且有公共点 A,所以 A,B,C 三点共线。
例3(中点):已知 OA = a,OB = b,M 是 AB 中点,求 OM。
解:OM = (OA+OB)/2 = (a+b)/2。
例4(用基底表示):在 △ABC 中,D 是 BC 中点,设 AB = a,AC = b,用 a,b 表示 AD。
解:AD = AB + BD = a + ½BC = a + ½(AC−AB) = a + ½(b−a) = (a+b)/2。
应用场景物理力的合成与分解、位移、速度;几何中证明平行、三点共线;三角形重心公式 OG=(OA+OB+OC)/3。

⑥ 高频错误诊断

错误 1向量写成 a>b 比较大小
✗ → ✓ 向量不能比大小,只能比模
方向无大小。
错误 2数乘 λa 方向永远与 a 相同
✗ → ✓ λ<0 时反向
λ 的符号定方向。
错误 3AB − AC = BC
✗ → ✓ AB − AC = CB
同起点减:从减数终点指向被减数终点。
错误 4共线定理忘 b≠0
✗ → ✓ 共线定理要求 b≠0
b=0 时 λ 不唯一。

⑦ 考点与真题演练(紫 tag)

考点自测(点击选项即时判断)

1. AB + BC + CD + DE = ?

解析:首尾相接,从 A 到 E。

2. 下列哪个是单位向量?

解析:单位向量模为 1。√(½+½)=1。

3. AB = 2e,AC = −6e,则下列正确的是?

解析:AC=−3AB,共线且反向。

⑧ 必背公式卡

向量有大小和方向,模 |a| 是数量。
加法:首尾相接,三角形法则。
减法:同起点,从减向量终点指向被减向量终点。
数乘 λa:长度 |λ||a|,方向看 λ 符号。
共线定理:a∥b(b≠0) ⇔ b=λa。
三点共线:AB=λ·AC。
中点公式:OM=(OA+OB)/2。

⑨ 应用输出(建模 / 口述解题)

口述解题模板"向量线性运算:加减画三角形,数乘看方向,共线找 λ。三点共线就写 AB=λ·AC。中点就用平均公式。"

口述题

口头说:在平行四边形 ABCD 中,AC = a,BD = b,用 a,b 表示 AB。

参考答案:AB+AD=AC=a,AD−AB=BD=b。两式相减:2AB=a−b。AB=(a−b)/2。

⑩ 分层练习 18 题(基础 6 + 中档 6 + 拔高 6)

基础1AB + BC = ?
= AC。
基础2−(AB) = ?
= BA。
基础3|a|=3, λ=2,|λa|=?
= 6。
基础4零向量方向?
任意。
基础5a=2b,a 与 b 共线吗?
共线。
基础6M 是 AB 中点,OM=?
=(OA+OB)/2。
中档7化简 OA+BC−OC。
OA+BC−OC = OA−OC+BC = CA+BC = BC+CA = BA。
中档8AB=(3,4),求 |AB|。
= 5。
中档9D 是 BC 中点,AB=a, AC=b,求 AD。
= (a+b)/2。
中档10G 是 △ABC 重心,OG=?
= (OA+OB+OC)/3。
中档11a=e1+2e2, b=2e1−ke2,a∥b,求 k。
1·(−k)−2·2=0 ⇒ k=−4。
中档12|a|=2, |b|=3, a 与 b 同向,求 |a+b|。
= 2+3=5。
拔高13△ABC 中,AD=2DB,CA=a, CB=b,求 CD。
CD=CA+AD=CA+(2/3)AB=a+(2/3)(b−a)=a/3+2b/3。
拔高14OA=a, OB=b, OC=c,D 是 AB 中点,求 CD。
OD=(a+b)/2。CD=OD−OC=(a+b)/2−c。
拔高15已知 OP=(1−t)OA+t OB,求证 P 在 AB 上。
OP=OA+t(OB−OA)=OA+t·AB。t∈[0,1] 时 P 在 AB 线段上。
拔高16|a|=3, |b|=4, a⊥b,求 |a+b|。
= √(9+16)=5。
拔高17a,b 不共线,AB=a+2b, BC=−4a−b, CD=−5a−3b,证四边形 ABCD 是梯形。
AD=AB+BC+CD=−8a−2b=2BC。AD∥BC 且 |AD|=2|BC|。一组对边平行且不等,梯形。
拔高18△OAB 中,OC=1/4 OA, OD=1/2 OB,AD 与 BC 交于 M,用 OA,OB 表示 OM。
设 OM=x OA+y OB。M 在 AD 上:x/(1)+y/(1/2)=1 ⇒ x+2y=1。M 在 BC 上:x/(1/4)+y=1 ⇒ 4x+y=1。解得 x=1/7, y=3/7。OM=OA/7+3OB/7。

⑪ 记忆口诀与 7 天复习计划

三句口诀 ① 向量有向又有大小,加减首尾相接跑。
② 数乘看 λ 定方向,共线 b=λa 找。
③ 中点平均重心三均,几何问题向量妙。

7 天复习计划

天任务自检
第 1 天读③④部分 + 画向量加减图图画对
第 2 天基础 1-6 + 中档 7-9全对
第 3 天中档 10-12 + 拔高 13-14共线定理用对
第 4 天默写共线定理和中点公式不看书能写
第 5 天拔高 15-18错题搞懂
第 6-7 天每天用向量表示 2 个几何量零失误