空間向量分解定理

空間向量分解定理

空間向量分解定理是指如果三個向量a,b,c不共面,那么對空間任一向量p,存在一個唯一的有序實數組x,y,z,使p=xa+yb+zc。表達式xa+yb+zc叫做向量a,b,c的線性表達式或線性組合 。

定理

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(空間向量分解定理) 如果三個向量 不共面,那么對空間任一向量 p,存在一個唯一的有序實數組 ,使

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定理的證明

圖1 圖1
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設 不共面(圖1),過點O作 ,過點P作直線PP'平行於OC,交平面OAB於點P',在平面OAB內,過P'作直線 分別與直線OA,OB相交於點M,N,於是存在三個實數x,y,z,使

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以下證明表達式( )是唯一的:

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由於 不共面,可推出

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叫做向量 的 線性表達式線性組合

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由上述定理可知,如果三個向量 是不共面的向量(線性無關),那么 的線性組合 能生成所有的空間向量,這時 叫做空間的一個 ,其中 都叫做 基向量。同時可知,空間任意三個不共面的向量都可構成空間的一個基底。

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( )式叫做向量 p的沿基向量的 分解式

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如果,那么(x,y,z)叫做向量 p關於的坐標 。

推論

設O,A,B,C是不共面的四點,則對空間任一點P,都存在唯一的三個有序實數x,y,z,使

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例題

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已知空間四邊形OABC,M,N分別是對邊OA,BC的中點,點G在MN上,且MG=2GN,試寫出向量沿基底的分解式(圖2) 。

圖2 圖2

解: 由線段中點的向量表達式,得

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