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平面向量数量积的几何意义和定义及相关例题

平面向量数量积的几何意义和定义及相关例题

一、平面向量数量积的几何意义和定义

1、平面向量的数量积

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

两个向量夹角的取值范围是$left lfloor0°,180°right rfloor$,零向量与任一向量的数量积为0。

2、数量积的几何意义

数量积$boldsymbol a·boldsymbol b$等于$boldsymbol a$的长度$|boldsymbol a|$与$boldsymbol b$在$boldsymbol a$的方向上的投影$|boldsymbol b|cos θ$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$boldsymbol b$;当$θ=180°$时投影为$-|boldsymbol b|$。

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

二、平面向量数量积的几何意义的相关例题

已知非零向量$boldsymbol a,boldsymbol b$满足$|boldsymbol a|=2|boldsymbol b|$,且$(boldsymbol a-boldsymbol b)⊥boldsymbol b$,则$boldsymbol a$与$boldsymbol b$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$(boldsymbol a-boldsymbol b)⊥boldsymbol b$,得$(boldsymbol a-boldsymbol b)·boldsymbol b$=0,所以$boldsymbol a·boldsymbol b=boldsymbol b^2$,所以$cos left langle boldsymbol a,boldsymbol bright rangle=frac{boldsymbol a·boldsymbol b}{|boldsymbol a|·|boldsymbol b|}=frac{|b^2|}{2|boldsymbol b|^2}=frac{1}{2}$,所以$boldsymbol a$与$boldsymbol b$的夹角为$frac{π}{3}$,故选B。

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