6.3.4 平面向量数乘运算的坐标表示
人教 A 版 · 本节 3 页原书扫描(原文)+ 本站重写的讲解与习题详解考过 24 题 ↓
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本节的知识树
1 概念 · 1 公式 · 最深 2 层。根是引本节作教材出处的实体,长链由 `prereqs` 构建期派生——源里只有最小一步。
考过本节的真题
共 24 道
- 浙江 2008 · q09两个垂直的单位向量、 求 的最大值 · 展开放缩、坐标求轨迹,或一句「弦不过直径」经由 向量的坐标运算
- 浙江 2008 · q11、、 共线求 · 斜率相等、纵坐标成等差,或向量共线的坐标条件经由 向量的坐标运算
- 浙江 2009 · q09过右顶点作斜率 的直线交两渐近线求离心率 · 硬算交点 / 先把 约掉 / 三等分点加镜像经由 向量的坐标运算
- 浙江 2009 · q20一个中点撑起三条互相垂直的棱 · 建系算坐标 / 中位线搭平行面与垂面截面 / 不建系的基底向量经由 向量的坐标运算
- 浙江 2010 · q20翻折不改长度——第一折把 钉在空间里,第二折把 逼上中垂面经由 向量的坐标运算
- 浙江 2011 · q20 平面 一条管到底——第二问的 就是 在 上的垂足经由 向量的坐标运算
- 浙江 2012 · q10只有一对能垂直——两对被恒等式钉死, 在 处穿过零经由 向量的坐标运算
- 浙江 2015 · q15两个数量积只定住平面里那一半 · 最小的那个距离就是垂线段经由 向量的坐标运算
- 浙江 2015 · q17射影落在 中点 · 建系算法向量再定号,或两个全等直角三角形共一个垂足经由 向量的坐标运算
- 浙江 2017 · q09正四面体里三个二面角比大小 · 建系用法向量算三个余弦,或化到同一条高上比三条距离经由 向量的坐标运算
- 浙江 2017 · q10四边形两条对角线上的三个数量积比大小 · 用对顶角把三个数捆成同一个数的倍数,或建系直接算出来经由 向量的坐标运算
- 浙江 2017 · q21抛物线上的动点与垂足 · 投影一句话把垂足消掉,剩一个三次函数求最大经由 向量的坐标运算
- 浙江 2018 · q09 的最小值 · 的终点在圆周上, 的终点在两条射线上经由 向量的坐标运算
- 浙江 2020 · q19三棱台里证线线垂直、求线面角 · 上底面是纸老虎,两问都塌回四面体 D-HBC经由 向量的坐标运算
- 浙江 2021 · q17向量投影约束下 x²+y²+z² 的最小值(坐标化 + 柯西不等式)经由 向量的坐标运算
- 浙江 2021 · q19四棱锥证线线垂直、求线面角 · 判定定理转化 + 建系法向量,或等体积点面距经由 向量的坐标运算
- 浙江 2022 · q19双直角梯形折出的立体 · 线面角用法向量,或化成点到平面的距离经由 向量的坐标运算
- 浙江 2023 · q03向量垂直求参数 · 坐标展开,或用 a⊥b、等长直接化简经由 向量的坐标运算
- 浙江 2023 · q18正四棱柱里建系 · 向量相等证平行,法向量夹角列方程求 B2P经由 向量的坐标运算
- 浙江 2024 · q03向量垂直求参数 · 坐标直算,或看成圆上的切点经由 向量的坐标运算
- 浙江 2025 · q06帆船视风求真风 · 读坐标硬算,或在图上把两支箭头接起来经由 向量的坐标运算
- 浙江 2025 · q09正三棱柱里的线面关系 · 判定定理凑前提,或建系算点积经由 向量的坐标运算
- 浙江 2025 · q17四棱锥的面面垂直、球心与异面直线角 · 建系解方程,或纯几何定位球心经由 向量的坐标运算
- 浙江 2025 · q18椭圆定方程与最值 · 把 R 用 P 表示可以硬解坐标,也可以一步向量数乘经由 向量的坐标运算
讲解
本站对这一节的重写(不是原书转写):顺序可重组、推导可补全,目标是易读易学 + 与真题关联。原文以上方扫描图为准。
上一节把加减法搬进了坐标,这一节补上最后一种线性运算——数乘,并借它换来两样在高考里 出现频率极高的工具:共线的坐标判据与中点(分点)坐标公式。
课本按”先数乘、再共线、再分点”的发现顺序写。这里换一个顺序:先把三条结论摆出来, 再说明它们其实是同一件事的三种说法——数乘就是把一个向量按比例拉伸,而”按比例”正是”共线”。
一、三条结论
设 ,。
① 数乘的坐标
推导只有一行:。 用文字说就是:实数与向量的积的坐标,等于用这个实数乘原来向量的相应坐标。
② 共线的坐标充要条件
设 ,。若 ,则 当且仅当存在实数 使 , 写成坐标就是 两式交叉相乘消去 ,得
这个式子才是要背的形状:。 它比 好在不用担心分母为零——后者在 或 时直接失效, 而这一节的题里 、 这种向量随处可见。
③ 中点与分点的坐标
设 、。线段 的中点 满足 ,于是
三等分点有两个,坐标分别是
记法:离谁近,谁的系数就大。 靠近 的那个三等分点, 前面是 。
二、为什么这三条是同一件事
把 ① 反过来读: 与 永远共线( 时得零向量,而零向量与任意向量平行)。 所以”共线”在坐标里就是”一个向量的两个分量能被同一个 从另一个向量的两个分量拉出来”。 ② 只是把这句话里的 消掉,换成一个不必解方程就能验的等式。
③ 也是它的直接后果: 在线段 上,就是 与 共线且比例已知。 课本把中点写成 ,其实与 是同一个式子换了个写法—— 后者更容易推广:把 换成 、 就得到两个三等分点,换成任意 就得到线段上的任意一点
这条”定比分点”的统一写法,到了解析几何与立体几何建系的题里会反复出现。
三、三点共线怎么证
课本例 8 给了标准动作,值得单独抠一遍,因为它有一个必须写出来的前提:
- 取同一个起点,写出两个向量。要证 、、 共线,就写 与 (起点都取 ,这一步是关键)。
- 用 ② 验它们共线:。
- 补一句”两条直线有公共点 ”。 只有 ② 成立,得到的是”直线 与直线 平行或重合”; 再加上它们都过 ,才能断定重合,从而三点共线。
第 3 步是这类题最常被跳过的一步。跳过去写出来的证明看着完整,其实少了把”平行”升级成”重合”的那个理由。 起点都取 就是为了让这句话有得说——若一个写 、另一个写 , 公共点是 ,同样成立,但两个向量的起点若不共点(如 与 ), 共线判据只给出”平行”,绝不给出”四点共线”。
四、易错清单
按失分频率排:
- 共线判据写成了分式比例。 在分母为 时无意义, 而 永远可用。养成只写后者的习惯。
- 交叉相乘的次序记反。 里,两项都是”一个向量的横乘另一个向量的纵”, 下标一定是错开的;写成 就完全错了。
- “三等分点”只答一个。 线段上的三等分点有两个,题目没说是靠近哪一端时,两个都要给。 同理,” 分 成 “与""是不同的点。
- 三点共线漏掉”有公共点”那句。 见上一节第 3 步。
- 数乘之后忘了两个分量都要乘。 里的负号要同时作用在横纵两个坐标上。
- 中点公式记成了差。 中点是两端坐标的平均(和的一半),不是差的一半。
五、这一节考过的真题(怎么用它们)
页面下方”考过本节的真题”是构建期派生的完整清单,这里只给一个读的顺序:
- 先看 2025 年第 18 题(椭圆定方程与最值):它的第二条路”一步向量数乘”用的正是本节 ①—— 把一个点用另一个点按比例表示出来,坐标随即写好。这是本节在解析几何里最典型的用法。
- 再看 2023 年第 3 题与 2024 年第 3 题:两道向量小题都要先把条件化成坐标等式, 再解参数;②那条判据的”交叉相乘”手感在这里最省时间。
- 然后是 2025 年第 6 题(帆船视风求真风):读坐标硬算的那条路,中间就是数乘与加减混合。
- 最后是 2022 年第 19 题、2023 年第 18 题、2025 年第 9 题、2025 年第 17 题四道立体几何: 建系之后求中点、求三等分点、把一个点写成”起点 + 比例 × 方向向量”,全是本节 ③ 的三维版。 这一节的分点公式在立体几何里出现的次数,比在平面向量本章里还多。
习题详解(本站解答,无官方答案可核)
人教 A 版学生用书不含答案,教师用书与全解不在本站语料里——因此本节习题的解答无官方答案可核,它们是本站写的。每一道都过了独立 verifier 的 refute 优先复核(默认它有问题,找不出问题才放行),但那不等于官方标准答案:拿它对思路,别拿它对分。
本节课本习题共 5 道,都在第 40 页的「练习」里,逐题全做。本节页面上没有「习题 6.3」—— 那一组题排在 §6.3.5 的末尾,归它那一节的详解。每道题先逐字引课本的题面(引用块),再写解答。
练习(第 40 页)第 1 题
- 已知 , ,求 , 的坐标.
用两条坐标运算:数乘 ,加法逐分量相加。
先算 。
再算 。
自检: 的横坐标是 ,所以无论乘多少, 那一支对横坐标都没有贡献—— 两个结果的横坐标应当分别等于 与 ,与上面算出的相符。
这道题的关键动作:数乘要作用在两个分量上,负号也一样;先各自乘完再相加,比混在一起写省错。
练习(第 40 页)第 2 题
- 当 为何值时, 与 共线?
用共线的坐标充要条件:设 ,,则 与 共线当且仅当
这里 ,,,,代入得
即 ,解得
验一遍:此时 ,而 ,所以 , 两者确实共线(方向相反、长度是 的 倍)。
为什么不用 :那个写法要先假定 ,需要单独讨论 的情形 (此时 ,与 显然不共线)。而 对所有 都成立、 不需要分类,这正是课本采用它的理由。
这道题的关键动作:共线判据是一个不含分母的等式,代进去就是一次方程。
练习(第 40 页)第 3 题
- 若点 ,则 与 是否共线?
先把两个向量算出来(终点坐标减起点坐标):
两个都不是零向量,可以用共线判据。取 ,,,:
所以 与 共线。
把倍数找出来核一遍:
即 ,两者方向相反、,与判据的结论一致。
注意结论的边界:这里断言的是两个向量共线(也就是平行), 不是 、、、 四点共线。事实上直线 过 、斜率 , 方程为 ,把 代入左边得 、右边得 ,两者不等, 所以 不在直线 上——线段 与线段 是两条互相平行的线段。
这道题的关键动作:先把点化成向量,再用判据;结论只到”向量共线”为止, 要谈四点共线还得再验一个公共点。
练习(第 40 页)第 4 题
- 求线段 AB 的中点坐标:
(1) ; (2) ;
(3) A (5, -4), B (3, -6).
用中点坐标公式:设 、,线段 的中点 的坐标是
即两端点坐标的平均。
(1),:
(2),:
(3),:
自检:中点 应当满足 (从 走到 与从 走到 是同一段位移)。以(3)为例, , ,两者相等—— 这正是 ,即 是中点。(1)(2)同样可这么核。
这道题的关键动作:中点是和的一半,不是差的一半;含负数时把括号写全再约。
练习(第 40 页)第 5 题
- 已知点 ,向量 ,,点 是线段 的三等分点,求点 的坐标.
先把两个端点定下来。因为 是原点,从原点出发的向量的坐标就是终点的坐标,所以
三等分点有两个,两种都要答:一个靠近 (记作 ,满足 ), 一个靠近 (记作 ,满足 )。
先算方向向量:
靠近 的那个:
即 。
靠近 的那个:
即 。
用课本的分点公式核一遍(,,,):
两条路一致。
再自检一次: 与 应当把线段 三等分,即 。
三段完全相同,与”三等分”相符。
所以点 的坐标是 或 。
这道题的关键动作:先把向量还原成点,再走”起点 + 比例 × 方向向量”;题目说”三等分点”而没有指明靠近哪一端, 两个答案缺一不可。
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机器转写,如有出入以上方扫描图为准。它是原文可搜索、可复制公式、读屏器读得出的形态, 也是教材原文引文的逐字比对靶。

6.3.4 平面向量数乘运算的坐标表示
思考
已知 ,你能得出 的坐标吗?
即
这就是说,实数与向量的积的坐标等于用这个实数乘原来向量的相应坐标.
例 6 已知 , ,求 的坐标.
解: .
探究
如何用坐标表示两个向量共线的条件?
设 ,,其中 。我们知道,, 共线的充要条件是存在实数 ,使
如果用坐标表示,可写为
即
消去 ,得
这就是说,向量 a,b 共线的充要条件是
例 7 已知 , ,且 ,求 y.
解:因为 ,
所以
解得 y=3.
例8 已知 , , , 判断 三点之间的位置关系.
解:在平面直角坐标系中作出 A, B, C 三点(图 6.3-15). 观察图形,我们猜想 A, B, C 三点共线. 下面来证明.
因为 , ,
又
所以
又 直线 AB,直线 AC 有公共点 A,

所以 A, B, C 三点共线.
例 9 设 P 是线段 上的一点,点 , 的坐标分别是 , .
(1) 当 P 是线段 的中点时,求点 P 的坐标;
(2) 当 P 是线段 的一个三等分点时,求点 P 的坐标.
解:(1)如图6.3-16,由向量的线性运算可知
所以,点 P 的坐标是 .
若点 , 的坐标分别为 , ,线段 的中点 P 的坐标为 ,则


此公式为线段 的中点坐标公式.
(2)如图6.3-17,当点 是线段 的一个三等分点时,有两种情况,即 或 .
如果 (图6.3-17(1)),那么
即点 P 的坐标是 .


同理,如果 (图6.3-17(2)),那么点 的坐标是
探究
如图6.3-18,线段 的端点 , 的坐标分别是 ,,点 是直线 上的一点。当 时,点 的坐标是什么?

练习
-
已知 , ,求 , 的坐标.
-
当 为何值时, 与 共线?
-
若点 ,则 与 是否共线?
-
求线段 AB 的中点坐标:
(1) ; (2) ;
(3) A (5, -4), B (3, -6).
- 已知点 ,向量 ,,点 是线段 的三等分点,求点 的坐标.