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平面向量的数量积和几何意义

一、平面向量的数量积和几何意义

1、向量的夹角

已知两个非零向量$oldsymbol a$和$oldsymbol b$,作$overrightarrow{OA}=$$oldsymbol a$,$overrightarrow{OB}=$$oldsymbol b$,则$∠AOB=θ$($0°leqslant θleqslant 180°$)叫做向量$oldsymbol a$与$oldsymbol b$的夹角。

当$θ=0°$时,向量$oldsymbol a$,$oldsymbol b$共线且同向;

当$θ=90°$时,向量$oldsymbol a$,$oldsymbol b$相互垂直,记作$oldsymbol a⊥oldsymbol b$;

当$θ=180°$时,向量$oldsymbol a$,$oldsymbol b$共线且反向。

平面向量的数量积和几何意义  数学辅导  第1张

注:(1)向量的夹角是针对非零向量定义的。

(2)只有两个向量的起点重合时所对应的角才是两向量的夹角。

2、平面向量的数量积

已知两个非零向量$oldsymbol a$与$oldsymbol b$,我们把数量$|oldsymbol a||oldsymbol b|·cos θ$叫做$oldsymbol a$与$oldsymbol b$的数量积(或内积),记作$oldsymbol a·oldsymbol b$,即$oldsymbol a·oldsymbol b=$$|oldsymbol a||oldsymbol b|·cos θ$,其中$θ$是$oldsymbol a$与$oldsymbol b$的夹角。

两个向量夹角的取值范围是$[0°,180°]$,零向量与任一向量的数量积为0。

数量积的几何意义

数量积$oldsymbol a$·$oldsymbol b$等于$oldsymbol a$的长度$|oldsymbol a|$与$oldsymbol b$在$oldsymbol a$的方向上的投影$|oldsymbol b|cos θ$的乘积。

注:①投影和两个向量的数量积都是数量,不是向量。当$θ$为锐角时投影为正值;当$θ$为钝角时投影为负值;当$θ$为直角时投影为0;当$θ=0°$时投影为$|oldsymbol b|$;当$θ=180°$时投影为$-|oldsymbol b|$。

② $oldsymbol b$在$oldsymbol a$方向上的投影可以记为$|oldsymbol b|cos θ$,也可记为$frac{oldsymbol a·oldsymbol b}{|oldsymbol a|}$。

二、平面向量的数量积的相关例题

已知$oldsymbol a$,$oldsymbol b$均为单位向量,若$|oldsymbol a-2oldsymbol b|=sqrt{3}$,则向量$|oldsymbol a|$与$|oldsymbol b|$的夹角为___

A.$frac{π}{6}$ B.$frac{π}{3}$ C.$frac{2π}{3}$ D.$frac{5π}{6}$

答案:B

解析:由$|oldsymbol a-2oldsymbol b|=sqrt{3}$得$(oldsymbol a-2oldsymbol b)^2=3$,即$oldsymbol a^2+$$4b^2-$$4oldsymbol a·oldsymbol b=$3,设单位向量$oldsymbol a$与$oldsymbol b$的夹角为$θ$,则有1+4-4$cos θ$=3,解得$cos θ=frac{1}{2}$,又$θ∈[0,π]$,所以$θ=frac{π}{3}$,故选B。

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