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本文题目：高三数学复习教案：高考数学空间向量及其应用复习学案

一.课标要求：

(1)空间向量及其运算

① 经历向量及其运算由平面向空间推广的过程;

② 了解空间向量的概念，了解空间向量的基本定理及其意义，掌握空间向量的正交分解及其坐标表示;

③ 掌握空间向量的线性运算及其坐标表示;

④ 掌握空间向量的数量积及其坐标表示，能运用向量的数量积判断向量的共线与垂直。

(2)空间向量的应用

① 理解直线的方向向量与平面的法向量;

② 能用向量语言表述线线、线面、面面的垂直、平行关系;

③ 能用向量方法证明有关线、面位置关系的一些定理(包括三垂线定理);

④ 能用向量方法解决线线、线面、面面的夹角的计算问题，体会向量方法在研究几何问题中的作用。

二.命题走向

本讲内容主要涉及空间向量的坐标及运算、空间向量的应用。本讲是立体几何的核心内容，高考对本讲的考察形式为：以客观题形式考察空间向量的概念和运算，结合主观题借助空间向量求夹角和距离。

预测2013年高考对本讲内容的考查将侧重于向量的应用，尤其是求夹角、求距离，教材上淡化了利用空间关系找角、找距离这方面的讲解，加大了向量的应用，因此作为立体几何解答题，用向量法处理角和距离将是主要方法，在复习时应加大这方面的训练力度。

三.要点精讲

1.空间向量的概念

向量：在空间，我们把具有大小和方向的量叫做向量。如位移、速度、力等。

相等向量：长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。

表示方法：用有向线段表示，并且同向且等长的有向线段表示同一向量或相等的向量。

说明：①由相等向量的概念可知，一个向量在空间平移到任何位置，仍与原来的向量相等，用同向且等长的有向线段表示;②平面向量仅限于研究同一平面内的平移，而空间向量研究的是空间的平移。

2.向量运算和运算率

加法交换率：

加法结合率：

数乘分配率：

说明：①引导学生利用右图验证加法交换率，然后推广到首尾相接的若干向量之和;②向量加法的平行四边形法则在空间仍成立。

3.平行向量(共线向量)：如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些向量叫做共线向量或平行向量。 平行于 记作 ∥ 。

注意：当我们说 、 共线时，对应的有向线段所在直线可能是同一直线，也可能是平行直线;当我们说 、 平行时，也具有同样的意义。

共线向量定理：对空间任意两个向量 ( ≠ )、 ， ∥ 的充要条件是存在实数 使 =

注：⑴上述定理包含两个方面：①性质定理：若 ∥ ( ≠0)，则有 = ，其中 是唯一确定的实数。②判断定理：若存在唯一实数 ，使 = ( ≠0)，则有 ∥ (若用此结论判断 、 所在直线平行，还需 (或 )上有一点不在 (或 )上)。

⑵对于确定的 和 ， = 表示空间与 平行或共线，长度为 | |，当 >0时与 同向，当 <0时与 反向的所有向量。

⑶若直线l∥ ， ，P为l上任一点，O为空间任一点，下面根据上述定理来推导 的表达式。

推论：如果 l为经过已知点A且平行于已知非零向量 的直线，那么对任一点O，点P在直线l上的充要条件是存在实数t，满足等式

①

其中向量 叫做直线l的方向向量。

在l上取 ，则①式可化为 ②

当 时，点P是线段AB的中点，则 ③

①或②叫做空间直线的向量参数表示式，③是线段AB的中点公式。

注意：⑴表示式(﹡)、(﹡﹡)既是表示式①,②的基础，也是常用的直线参数方程的表示形式;⑵推论的用途：解决三点共线问题。⑶结合三角形法则记忆方程。

4.向量与平面平行：如果表示向量 的有向线段所在直线与平面 平行或 在 平面内，我们就说向量 平行于平面 ，记作 ∥ 。注意：向量 ∥ 与直线a∥ 的联系与区别。

共面向量：我们把平行于同一平面的向量叫做共面向量。

共面向量定理 如果两个向量 、 不共线，则向量 与向量 、 共面的充要条件是存在实数对x、y，使 ①

注：与共线向量定理一样，此定理包含性质和判定两个方面。

推论：空间一点P位于平面MAB内的充要条件是存在有序实数对x、y，使

④

或对空间任一定点O，有 ⑤

在平面MAB内，点P对应的实数对(x, y)是唯一的。①式叫做平面MAB的向量表示式。

又∵ 代入⑤，整理得

⑥

由于对于空间任意一点P，只要满足等式④、⑤、⑥之一(它们只是形式不同的同一等式)，点P就在平面MAB内;对于平面MAB内的任意一点P，都满足等式④、⑤、⑥，所以等式④、⑤、⑥都是由不共线的两个向量 、 (或不共线三点M、A、B)确定的空间平面的向量参数方程，也是M、A、B、P四点共面的充要条件。

5.空间向量基本定理：如果三个向量 、 、 不共面，那么对空间任一向量，存在一个唯一的有序实数组x, y, z, 使

说明：⑴由上述定理知，如果三个向量 、 、 不共面，那么所有空间向量所组成的集合就是 ，这个集合可看作由向量 、 、 生成的，所以我们把{ ， ， }叫做空间的一个基底， ， ， 都叫做基向量;⑵空间任意三个不共面向量都可以作为空间向量的一个基底;⑶一个基底是指一个向量组，一个基向量是指基底中的某一个向量，二者是相关联的不同的概念;⑷由于 可视为与任意非零向量共线。与任意两个非零向量共面，所以，三个向量不共面就隐含着它们都不是 。

推论：设O、A、B、C是不共面的四点，则对空间任一点P，都存在唯一的有序实数组 ，使

6.数量积

(1)夹角：已知两个非零向量 、 ，在空间任取一点O，作 ， ，则角∠AOB叫做向量 与 的夹角，记作

说明：⑴规定0≤ ≤ ,因而 = ;

⑵如果 = ，则称 与 互相垂直，记作 ⊥ ;

⑶在表示两个向量的夹角时，要使有向线段的起点重合，注意图(3)、(4)中的两个向量的夹角不同，

图(3)中∠AOB= ，

图(4)中∠AOB= ,

从而有 = = .

(2)向量的模：表示向量的有向线段的长度叫做向量的长度或模。

(3)向量的数量积： 叫做向量 、 的数量积，记作 。

即 = ，

向量 :

(4)性质与运算率

⑴ 。 ⑴

⑵ ⊥ =0 ⑵ =

⑶ ⑶

四.典例解析

题型1：空间向量的概念及性质

例1.有以下命题：①如果向量 与任何向量不能构成空间向量的一组基底，那么 的关系是不共线;② 为空间四点，且向量 不构成空间的一个基底，那么点 一定共面;③已知向量 是空间的一个基底，则向量 ，也是空间的一个基底。其中正确的命题是( )

①② ①③ ②③ ①②③

解析：对于①“如果向量 与任何向量不能构成空间向量的一组基底，那么 的关系一定共线”;所以①错误。②③正确。

点评：该题通过给出命题的形式考察了空间向量能成为一组基的条件，为此我们要掌握好空间不共面与不共线的区别与联系。

例2.下列命题正确的是( )

若 与 共线， 与 共线，则 与 共线;