1、2.3.4 平面向量共线的坐标表示学 习 目 标核 心 素 养 1.理解用坐标表示两向量共线的条件(难点)2.能根据平面向量的坐标判断向量是否共线,并掌握三点共线的判断方法(重点)3.两直线平行与两向量共线的判定(易混点)通过平面向量共线的坐标表示及应用,培养学生、逻辑推理和数学运算素养.平面向量共线的坐标表示(1)设 a(x1,y1),b(x2,y2),其中 b0,a,b 共线,当且仅当存在实数,使 ab.(2)如果用坐标表示,可写为(x1,y1)(x2,y2),当且仅当 x1y2x2y10 时,向量 a,b(b0)共线思考:两向量 a(x1,y1),b(x2,y2)共线的坐标条件能表示成x
2、1x2y1y2吗?提示 不一定,x2,y2 有一者为零时,比例式没有意义,只有 x2y20 时,才能使用1已知 A(2,1),B(3,1),则与AB平行且方向相反的向量 a 是()A(2,1)B(6,3)C(1,2)D(4,8)D AB(1,2),根据平行条件知选 D.2下列各对向量中,共线的是()Aa(2,3),b(3,2)Ba(2,3),b(4,6)Ca(2,1),b(1,2)Da(1,2),b(2,2)D A,B,C 中各对向量都不共线,D 中 b 2a,两个向量共线3已知 a(3,2),b(6,y),且 ab,则 y_.4 ab,63y2,解得 y4.4若 A(3,6),B(5,2),
3、C(6,y)三点共线,则 y_.9 AB(8,8),AC(3,y6),A,B,C 三点共线,即ABAC,8(y6)830,解得 y9.向量共线的判定与证明【例 1】(1)下列各组向量中,共线的是()Aa(2,3),b(4,6)Ba(2,3),b(3,2)Ca(1,2),b(7,14)Da(3,2),b(6,4)(2)已知 A(1,1),B(1,3),C(1,5),D(2,7),向量AB与CD 平行吗?直线 AB平行于直线 CD 吗?思路点拨:(1)利用“纵横交错积相减”判断(2)判断向量AB,CD 平行 无相关点 ABCD (1)D A 中,26340,B 中 33220,C 中 114(2)
4、70,D 中(3)(4)260.故选 D.(2)解 AB(1(1),3(1)(2,4),CD(21,75)(1,2)又 22410,ABCD.又AC(2,6),AB(2,4),24260,A,B,C 不共线,AB 与 CD 不重合,ABCD.向量共线的判定方法提醒:向量共线的坐标表达式极易写错,如写成 x1y1x2y20 或 x1x2y1y20 都是不对的,因此要理解并记熟这一公式,可简记为:纵横交错积相减跟进训练1已知 A(1,3),B8,12,C(9,1),求证:A,B,C 三点共线证明 AB81,123 7,72,AC(91,13)(8,4),747280,ABAC,且AB,AC有公共点
5、 A,A,B,C 三点共线.已知平面向量共线求参数【例 2】已知 a(1,2),b(3,2),当 k 为何值时,kab 与 a3b 平行?平行时它们是同向还是反向?思路点拨:法一:可利用 b 与非零向量 a 共线等价于 ba(0,b 与 a 同向;0,b 与 a 反向)求解;法二:可先利用坐标形式的等价条件求 k,再利用 ba 判定同向还是反向 解 法一:(共线向量定理法)kabk(1,2)(3,2)(k3,2k2),a3b(1,2)3(3,2)(10,4),当 kab 与 a3b 平行时,存在唯一实数,使 kab(a3b)由(k3,2k2)(10,4),所以k310,2k24,解得 k13.
6、当 k13时,kab 与 a3b 平行,这时 kab13ab13(a3b),因为 130,所以 kab 与 a3b 反向 法二:(坐标法)由题知 kab(k3,2k2),a3b(10,4),因为 kab 与 a3b 平行,所以(k3)(4)10(2k2)0,解得 k13.这时 kab133,232 13(a3b),所以当 k13时,kab 与 a3b 平行,并且反向利用向量平行的条件处理求值问题的思路:(1)利用共线向量定理 ab(b0)列方程组求解(2)利用向量平行的坐标表达式 x1y2x2y10 直接求解跟进训练2已知向量 a(1,2),b(2,2),c(1,),若 c(2ab),则 _.
7、12 由题可得 2ab(4,2),c(2ab),c(1,),420,即 12.故答案为12.向量共线的综合应用【例 3】(1)已知向量 a(cos,2),b(sin,1),且 ab,则 2sin cos 等于()A3 B3C45D.45(2)如图所示,已知点 A(4,0),B(4,4),C(2,6),求 AC 与 OB 的交点 P 的坐标思路点拨:(1)先由 ab 推出 sin 与 cos 的关系,求 tan,再用“1”的代换求 2sin cos.(2)要求点 P 的坐标,只需求出向量OP 的坐标,由OP 与OB 共线得到OP OB,利用AP与AC共线的坐标表示求出 即可;也可设 P(x,y)
8、,由OP OB 及APAC,列出关于 x,y 的方程组求解(1)C 因为 ab,所以 cos 1(2)sin 0,即 cos 2sin,tan 12,所以 2sin cos 2sin cos sin2cos2 2tan tan21 212122145.(2)解 法一:(定理法)由 O,P,B 三点共线,可设OP OB(4,4),则APOP OA(44,4),ACOC OA(2,6)由AP与AC共线得(44)64(2)0,解得 34,所以OP 34OB(3,3),所以 P 点的坐标为(3,3)法二:(坐标法)设 P(x,y),则OP(x,y),因为OB(4,4),且OP 与OB 共线,所以x4y
9、4,即 xy.又AP(x4,y),AC(2,6),且AP与AC 共线,则得(x4)6y(2)0,解得 xy3,所以 P 点的坐标为(3,3)应用向量共线的坐标表示求解几何问题的步骤跟进训练3.如图所示,已知AOB 中,A(0,5),O(0,0),B(4,3),OC 14OA,OD 12OB,AD 与 BC 相交于点 M,求点 M 的坐标解 因为OC 14OA 14(0,5)0,54,所以 C0,54.因为OD 12OB 12(4,3)2,32,所以 D2,32.设 M(x,y),则AM(x,y5),AD 20,325 2,72.因为AM AD,所以72x2(y5)0,即 7x4y20.又CM
10、x,y54,CB4,74,因为CM CB,所以74x4y54 0,即 7x16y20.联立解得 x127,y2,故点 M 的坐标为127,2.共线向量与线段分点点坐标的计算探究问题1设 P1,P2 的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),如何求线段 P1P2 的中点 P 的坐标?提示:如图所示,P 为 P1P2 的中点,P1P PP2,OP OP1 OP2 OP,OP 12(OP1 OP2)x1x22,y1y22,线段 P1P2 的中点坐标是x1x22,y1y22.2设 P1,P2 的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),点 P 是线段 P1P2 的一个三等分点,则 P 点坐标是什么?
11、提示:点 P 是线段 P1P2 的一个三等分点,分两种情况:当P1P 13P1P2 时,OP OP1 P1P OP1 13P1P2 OP1 13(OP2 OP1)23OP113OP2 2x1x23,2y1y23;当P1P 23P1P2 时,OP OP1 P1P OP1 23P1P2 OP1 23(OP2 OP1)13OP1 23OP2 x12x23,y12y23.3当P1P PP2 时,点 P 的坐标是什么?提示:OP OP1 P1P OP1 PP2 OP1(OP2 OP)OP1 OP2 OP,OP OP1 OP21 11(x1,y1)1(x2,y2)11x1,11y1 1x2,1y2 x1x
12、21,y1y21,Px1x21,y1y21.【例 4】已知点 A(3,4)与点 B(1,2),点 P 在直线 AB 上,且|AP|2|PB|,求点 P 的坐标思路点拨:点 P 在直线 AB 上,包括点 P 在线段 AB 内和在线段 AB 的延长线上,因此应分类讨论 解 设 P 点坐标为(x,y),|AP|2|PB|.当 P 在线段 AB 上时,AP2PB,(x3,y4)2(1x,2y),x322x,y442y,解得x13,y0,P 点坐标为13,0.当 P 在线段 AB 延长线上时,AP2PB,(x3,y4)2(1x,2y),x322x,y442y,解得x5,y8,P 点坐标为(5,8)综上所
13、述,点 P 的坐标为13,0 或(5,8)1若将本例条件“|AP|2|PB|”改为“AP3PB”其他条件不变,求点 P 的坐标解 因为AP3PB,所以(x3,y4)3(1x,2y),所以x333x,y463y,解得x0,y12,所以点 P 的坐标为0,12.2若将本例条件改为“经过点 P(2,3)的直线分别交 x 轴、y 轴于点 A,B,且|AB|3|AP|”,求点 A,B 的坐标解 由题设知,A,B,P 三点共线,且|AB|3|AP|,设 A(x,0),B(0,y),点 P 在 A,B 之间,则有AB3AP,(x,y)3(2x,3),解得 x3,y9,点 A,B 的坐标分别为(3,0),(0
14、,9)点 P 不在 A,B 之间,则有AB3AP,同理,可求得点 A,B 的坐标分别为32,0,(0,9)综上,点 A,B 的坐标分别为(3,0),(0,9)或32,0,(0,9)求点的坐标时注意的问题 1设 P1x1,y1,P2x2,y2.若点 P 是 P1P2的中点时,则 Px,y为 2求线段 P1P2 上或延长线上的点的坐标时,不必过分强调公式的记忆,可以转化为向量问题后列出方程组求解,同时要注意分类讨论.3若 01 时,P 在线段 P1P2 上;1 时,P 与 P2 重合;1 时,点 P 在线段 P1P2 延长线上;,0 时,点 P 在线段 P1P2 反向延长线上.1两个向量共线条件的
15、表示方法已知 a(x1,y1),b(x2,y2)(1)当 b0 时,ab.(2)x1y2x2y10.(3)当 x2y20 时,x1x2y1y2,即两向量的相应坐标成比例2向量共线的坐标表示的应用两向量共线的坐标表示的应用,可分为两个方面(1)已知两个向量的坐标判定两向量共线联系平面几何平行、共线知识,可以证明三点共线、直线平行等几何问题要注意区分向量的共线、平行与几何中的共线、平行的不同(2)已知两个向量共线,求点或向量的坐标,求参数的值,求轨迹方程,要注意方程思想的应用,向量共线的条件,向量相等的条件等都可作为列方程的依据1下列说法不正确的是()A若 a(x1,y1),b(x2,y2),且
16、a 与 b 共线,则x1x2y1y2.B若 a(x1,y1),b(x2,y2),且 x1y2x2y1,则 a 与 b 不共线C若 A,B,C 三点共线,则向量AB,BC,CA都是共线向量D若 A(3,6),B(5,2),C(6,y)三点共线,则 y9.A A 中,x2 或 y2 为零时,比例式无意义,B、C 很明显都正确;D 中ABBC,由AB(8,8),BC(11,y2),则8(y2)8110,解得 y9.D 正确2已知两点 A(2,1),B(3,1),则与AB平行且方向相反的向量 a 可以是()A(1,2)B(9,3)C(2,4)D(4,8)D 由题意,得AB(1,2),所以 aAB(,2
17、)(其中 0)符合条件的只有 D 项,故选 D.3已知平面向量 a(1,2),b(2,m),且 ab,则 2a3b 等于_(4,8)ab,1m(2)20,m4,a(1,2),b(2,4),2a3b2(1,2)3(2,4)(4,8)4已知直角坐标平面上四点 A(1,0),B(4,3),C(2,4),D(0,2),求证:四边形ABCD 是等腰梯形证明 由已知得,AB(4,3)(1,0)(3,3),CD(0,2)(2,4)(2,2)3(2)3(2)0,AB与CD 共线 AD(1,2),BC(2,4)(4,3)(2,1),(1)12(2)0,AD 与BC不共线 四边形 ABCD 是梯形 BC(2,1),AD(1,2),|BC|5|AD|,即 BCAD.故四边形 ABCD 是等腰梯形