{ "章节信息": { "章": "第一章", "节": "1.1 空间向量及其运算", "小节": "1.1.1 空间向量及其线性运算", "页码范围": "7-10" }, "knowledge_list": [ { "编号": "K1-1-1-01", "层次": "二级", "名称": "空间向量的概念", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "在空间中,具有大小和方向的量叫做空间向量", "关键要素": ["大小", "方向"], "符号表示": "a, b, c,... 或 $\vec{AB}$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "空间向量是平面向量在三维空间的推广,用于描述空间中的位移、速度、力等物理量", "核心特征": [ "具有大小和方向两个属性", "可以表示空间中的物理量", "是自由向量,可以平移" ] }, "适用条件": { "必要性": "研究空间几何问题需要向量工具", "特殊说明": "空间向量是自由的,可以平移到任意位置" }, "前置知识": [], "关联内容": { "包含的子知识点": ["K1-1-1-02 空间向量的长度", "K1-1-1-03 零向量", "K1-1-1-04 单位向量", "K1-1-1-05 相等向量", "K1-1-1-06 相反向量"], "常见混淆": "空间向量与平面向量的关系:空间向量包含平面向量", "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P7" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["概念理解", "向量表示", "向量运算基础"] }, { "编号": "K1-1-1-02", "层次": "三级", "名称": "空间向量的长度(模)", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "空间向量的大小叫做空间向量的长度或模", "符号表示": "$|\\mathbf{a}|$ 或 $|\\vec{AB}|$" }, "原理说明": { "为什么要有长度": "向量的长度是向量的重要属性,用于描述向量的数值大小", "核心特征": [ "长度是非负实数", "零向量长度为0", "长度相等不表示向量相等" ] }, "适用条件": { "必要性": "所有空间向量都有确定的长度", "特殊说明": "长度相等的向量不一定相等,方向可能不同" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["向量长度计算", "距离公式应用"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P7" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["长度计算", "向量比较", "距离求解"] }, { "编号": "K1-1-1-03", "层次": "三级", "名称": "零向量", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "长度为0的向量叫做零向量", "符号表示": "$\\mathbf{0}$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "零向量是特殊的向量,起点与终点重合,在向量运算中起重要作用", "核心特征": [ "长度为0", "方向不确定", "起点与终点重合" ] }, "适用条件": { "必要性": "零向量是向量运算的基础元素", "特殊说明": "零向量与任意向量平行" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念", "K1-1-1-02 空间向量的长度"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "常见混淆": "零向量不是没有方向,而是方向不确定", "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P7" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["零向量性质", "向量运算", "平行关系判断"] }, { "编号": "K1-1-1-04", "层次": "三级", "名称": "单位向量", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "模为1的向量叫做单位向量" }, "原理说明": { "为什么要有单位向量": "单位向量用于表示方向,在向量分解和坐标表示中起重要作用", "核心特征": [ "长度为1", "只表示方向", "可用于标准化向量" ] }, "适用条件": { "必要性": "建立坐标系和向量分解需要单位向量", "特殊说明": "同一方向有无数个单位向量" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念", "K1-1-1-02 空间向量的长度"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["单位化向量", "方向向量表示"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P7" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["单位向量性质", "向量标准化", "方向表示"] }, { "编号": "K1-1-1-05", "层次": "三级", "名称": "相等向量", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "方向相同且模相等的向量叫做相等向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "相等向量表示相同的位移,是向量运算的基础概念", "核心特征": [ "方向相同", "长度相等", "可平移重合" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量运算和等式变换的基础", "特殊说明": "相等向量起点可以不同" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念", "K1-1-1-02 空间向量的长度"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "常见混淆": "长度相等的向量不一定相等,还要求方向相同", "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P8" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["向量相等判断", "向量运算", "几何证明"] }, { "编号": "K1-1-1-06", "层次": "三级", "名称": "相反向量", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "与向量a长度相等而方向相反的向量,叫做a的相反向量", "符号表示": "$-\\mathbf{a}$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "相反向量是向量减法的基础,表示相反的位移", "核心特征": [ "长度相等", "方向相反", "互为相反向量" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量减法运算的需要", "特殊说明": "零向量的相反向量是零向量" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念", "K1-1-1-05 相等向量"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["向量减法", "向量方程求解"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P7" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["相反向量性质", "向量减法", "向量运算"] }, { "编号": "K1-1-1-07", "层次": "三级", "名称": "共线向量(平行向量)", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "表示若干空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,这些向量叫做共线向量或平行向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "共线向量描述了方向相同或相反的向量关系", "核心特征": [ "方向相同或相反", "可以平移到同一直线", "包括重合的情况" ] }, "适用条件": { "必要性": "描述向量间的方向关系,建立向量共线理论", "特殊说明": "零向量与任意向量平行" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "常见混淆": "共线不一定是重合的,可以是平行的", "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P7" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["共线判断", "平行关系", "向量线性关系"] }, { "编号": "K1-1-1-08", "层次": "二级", "名称": "空间向量的线性运算", "类型": "公式/运算", "核心内容": { "定义": "空间向量的加法、减法和数乘运算", "加法公式": "$\\mathbf{a}+\\mathbf{b}=\\vec{OA}+\\vec{AB}=\\vec{OB}$", "减法公式": "$\\mathbf{a}-\\mathbf{b}=\\vec{OA}-\\vec{OC}=\\vec{CA}$", "数乘公式": "$\\lambda\\mathbf{a}=\\lambda\\vec{OA}$ (当$\\lambda>0$时方向相同,$\\lambda<0$时方向相反,$\\lambda=0$时为零向量)" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "空间向量的线性运算可以转化为平面向量的运算", "核心特征": [ "任意两个空间向量可以平移到同一平面", "满足交换律、结合律、分配律", "运算结果仍为空间向量" ] }, "适用条件": { "必要性": "空间向量运算的基础", "特殊说明": "线性运算结果与向量起点选择无关" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念", "K1-1-1-07 共线向量"], "关联内容": { "包含的子知识点": ["K1-1-1-09 向量加法的运算律", "K1-1-1-10 向量共线的充要条件"], "相关方法": ["向量分解", "向量合成", "向量方程"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P8-9" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["向量运算", "运算律应用", "向量分解合成"] }, { "编号": "K1-1-1-09", "层次": "三级", "名称": "空间向量线性运算的运算律", "类型": "定理/性质", "核心内容": { "交换律": "$\\mathbf{a}+\\mathbf{b}=\\mathbf{b}+\\mathbf{a}$", "结合律": "$(\\mathbf{a}+\\mathbf{b})+\\mathbf{c}=\\mathbf{a}+(\\mathbf{b}+\\mathbf{c})$, $\\lambda(\\mu\\mathbf{a})=(\\lambda\\mu)\\mathbf{a}$", "分配律": "$(\\lambda+\\mu)\\mathbf{a}=\\lambda\\mathbf{a}+\\mu\\mathbf{a}$, $\\lambda(\\mathbf{a}+\\mathbf{b})=\\lambda\\mathbf{a}+\\lambda\\mathbf{b}$" }, "原理说明": { "为什么要有运算律": "运算律保证了向量运算的合理性和一致性", "核心特征": [ "与实数运算律类似", "保证了运算结果的唯一性", "是向量代数的基础" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量运算的理论基础", "特殊说明": "对任意空间向量和实数都成立" }, "前置知识": ["K1-1-1-08 空间向量的线性运算"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["向量化简", "向量等式证明", "向量方程求解"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P9" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["运算律应用", "向量化简", "向量证明"] }, { "编号": "K1-1-1-10", "层次": "三级", "名称": "空间向量共线的充要条件", "类型": "定理/性质", "核心内容": { "定理": "对任意两个空间向量$\\mathbf{a}, \\mathbf{b}$($\\mathbf{b} \\neq \\mathbf{0}$),$\\mathbf{a}//\\mathbf{b}$的充要条件是存在实数$\\lambda$,使$\\mathbf{a}=\\lambda\\mathbf{b}$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "给出了向量共线的代数判别方法", "核心特征": [ "提供了共线的代数表示", "建立了向量与实数的对应关系", "是向量共线理论的基础" ] }, "适用条件": { "必要性": "判断和证明向量共线关系", "特殊说明": "要求$\\mathbf{b} \\neq \\mathbf{0}$" }, "前置知识": ["K1-1-1-07 共线向量", "K1-1-1-08 空间向量的线性运算"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["共线证明", "向量表示", "参数求解"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P10" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["共线证明", "参数求解", "向量表示"] }, { "编号": "K1-1-1-11", "层次": "三级", "名称": "方向向量", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "与向量$\\mathbf{a}$平行的非零向量称为直线$l$的方向向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "方向向量确定了直线的方向,是直线向量表示的基础", "核心特征": [ "与直线平行", "非零向量", "可以表示直线上所有点" ] }, "适用条件": { "必要性": "用向量表示直线的需要", "特殊说明": "方向向量不唯一,可以相差一个非零实数倍" }, "前置知识": ["K1-1-1-07 共线向量", "K1-1-1-10 向量共线的充要条件"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["直线向量表示", "直线方程", "几何证明"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P10" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["方向向量求解", "直线表示", "几何应用"] }, { "编号": "K1-1-1-12", "层次": "三级", "名称": "共面向量", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "平行于同一个平面的向量,叫做共面向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "共面向量描述了可以平移到同一平面的向量关系", "核心特征": [ "可以平移到同一平面", "任意两个空间向量都共面", "三个向量可能共面也可能不共面" ] }, "适用条件": { "必要性": "研究空间向量的平面关系", "特殊说明": "任意两个空间向量总是共面的" }, "前置知识": ["K1-1-1-07 共线向量"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["共面判断", "平面表示", "空间向量分解"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P11" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["共面判断", "向量关系", "几何应用"] }, { "编号": "K1-1-1-13", "层次": "三级", "名称": "向量共面的充要条件", "类型": "定理/性质", "核心内容": { "定理": "如果两个向量$\\mathbf{a}, \\mathbf{b}$不共线,那么向量$\\mathbf{p}$与向量$\\mathbf{a}, \\mathbf{b}$共面的充要条件是存在唯一的有序实数对$(x, y)$,使$\\mathbf{p} = x\\mathbf{a} + y\\mathbf{b}$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "给出了向量共面的代数判别方法", "核心特征": [ "建立了共面的代数表示", "保证了表示的唯一性", "是向量分解的基础" ] }, "适用条件": { "必要性": "判断和证明向量共面关系", "特殊说明": "要求$\\mathbf{a}, \\mathbf{b}$不共线" }, "前置知识": ["K1-1-1-12 共面向量", "K1-1-1-08 空间向量的线性运算"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["共面证明", "向量分解", "平面表示"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.1节 P12" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["共面证明", "参数求解", "向量分解"] }, { "编号": "K1-1-2-01", "层次": "三级", "名称": "空间向量的夹角", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "已知两个非零向量$\\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b}$,在空间任取一点$O$,作$\\vec{OA}=\\boldsymbol{a}$,$\\vec{OB}=\\boldsymbol{b}$,则$\\angle AOB$叫做向量$\\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b}$的夹角", "符号表示": "$\\langle \\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b} \\rangle$", "范围": "$0 \\le \\langle \\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b} \\rangle \\le \\pi$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "向量夹角描述了两个向量方向之间的关系", "核心特征": [ "夹角唯一确定", "$\\langle \\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b} \\rangle = \\langle \\boldsymbol{b}, \\boldsymbol{a} \\rangle$", "与向量的起点选择无关" ] }, "适用条件": { "必要性": "描述向量间的方向关系,为数量积做准备", "特殊说明": "零向量与其他向量的夹角无意义" }, "前置知识": ["K1-1-1-01 空间向量的概念"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["夹角计算", "垂直判断", "几何应用"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P11" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["夹角理解", "垂直判断", "数量积基础"] }, { "编号": "K1-1-2-02", "层次": "三级", "名称": "空间向量的数量积", "类型": "公式", "核心内容": { "定义": "已知两个非零向量$\\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b}$,则$|\\boldsymbol{a}||\\boldsymbol{b}|\\cos\\langle \\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b} \\rangle$叫做$\\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b}$的数量积", "符号表示": "$\\boldsymbol{a} \\cdot \\boldsymbol{b}$", "公式": "$\\boldsymbol{a} \\cdot \\boldsymbol{b} = |\\boldsymbol{a}||\\boldsymbol{b}|\\cos\\langle \\boldsymbol{a}, \\boldsymbol{b} \\rangle$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "数量积描述了两个向量的投影关系,是向量运算的重要组成部分", "核心特征": [ "结果是标量", "可正可负可为零", "满足交换律" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量运算的基础,用于计算长度、角度、垂直关系", "特殊说明": "零向量与任意向量的数量积为0" }, "前置知识": ["K1-1-2-01 空间向量的夹角", "K1-1-1-02 空间向量的长度"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["数量积计算", "长度求解", "角度计算", "垂直判断"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P12" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["数量积计算", "垂直证明", "长度角度求解"] }, { "编号": "K1-1-2-03", "层次": "三级", "名称": "向量垂直的充要条件", "类型": "定理/性质", "核心内容": { "定理": "$\\boldsymbol{a} \\perp \\boldsymbol{b} \\Leftrightarrow \\boldsymbol{a} \\cdot \\boldsymbol{b} = 0$", "条件": "$\\boldsymbol{a} \\neq \\boldsymbol{0}$, $\\boldsymbol{b} \\neq \\boldsymbol{0}$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "提供了垂直关系的代数判别方法", "核心特征": [ "将几何关系转化为代数运算", "是判断垂直的重要工具", "简化了几何证明" ] }, "适用条件": { "必要性": "判断和证明垂直关系", "特殊说明": "零向量与任何向量垂直,但通常不考虑这种情况" }, "前置知识": ["K1-1-2-02 空间向量的数量积"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["垂直证明", "几何性质判断", "代数方法应用"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P12" }, "重要程度": "核心", "考查方式": ["垂直证明", "几何判断", "代数运算"] }, { "编号": "K1-1-2-04", "层次": "三级", "名称": "向量与自身的数量积", "类型": "公式", "核心内容": { "公式": "$\\boldsymbol{a} \\cdot \\boldsymbol{a} = |\\boldsymbol{a}|^2$", "记号": "$\\boldsymbol{a} \\cdot \\boldsymbol{a}$也记作$\\boldsymbol{a}^2$" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "建立了向量运算与长度计算的联系", "核心特征": [ "结果恒为非负数", "提供了长度计算的另一种方法", "是向量模长的重要公式" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量长度计算和向量运算的基础", "特殊说明": "适用于任意向量,包括零向量" }, "前置知识": ["K1-1-2-02 空间向量的数量积", "K1-1-1-02 空间向量的长度"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["长度计算", "向量化简", "距离公式"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P12" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["长度计算", "向量化简", "距离求解"] }, { "编号": "K1-1-2-05", "层次": "三级", "名称": "空间向量的投影", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "向量$a$向向量$b$投影,得到与向量$b$共线的向量$c$,$c=|a|\\cos\\langle a, b\\rangle\\frac{b}{|b|}$", "概念": "向量$c$称为向量$a$在向量$b$上的投影向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "投影向量描述了一个向量在另一个向量方向上的分量", "核心特征": [ "投影向量与原向量平行", "长度等于原向量的投影长度", "方向与原向量相同" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量分解和数量积几何意义的理解", "特殊说明": "可以向向量、直线、平面投影" }, "前置知识": ["K1-1-2-01 空间向量的夹角", "K1-1-2-02 空间向量的数量积"], "关联内容": { "包含的子知识点": ["K1-1-2-06 向量在直线上的投影", "K1-1-2-07 向量在平面上的投影"], "相关方法": ["投影计算", "向量分解", "几何应用"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P12" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["投影计算", "向量分解", "几何理解"] }, { "编号": "K1-1-2-06", "层次": "三级", "名称": "向量在直线上的投影", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "向量$a$向直线$l$投影,得到与直线$l$平行的投影向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "描述了向量在特定方向上的分量", "核心特征": [ "投影向量与直线平行", "保持方向一致性", "长度等于投影长度" ] }, "适用条件": { "必要性": "向量分解和几何应用的需要", "特殊说明": "投影结果唯一确定" }, "前置知识": ["K1-1-2-05 空间向量的投影"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["投影计算", "向量分解", "几何应用"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P12" }, "重要程度": "基础", "考查方式": ["投影理解", "几何应用", "向量分解"] }, { "编号": "K1-1-2-07", "层次": "三级", "名称": "向量在平面上的投影", "类型": "概念/定义", "核心内容": { "定义": "向量$a$向平面$\\beta$投影,分别由向量$a$的起点$A$和终点$B$作平面$\\beta$的垂线,垂足分别为$A', B'$,得到向量$\\vec{A'B'}$", "概念": "向量$\\vec{A'B'}$称为向量$a$在平面$\\beta$上的投影向量" }, "原理说明": { "为什么这样定义": "描述了向量在平面上的分量", "核心特征": [ "投影向量在平面内", "通过垂线作图得到", "反映向量与平面的关系" ] }, "适用条件": { "必要性": "理解向量与平面的关系,为距离计算做准备", "特殊说明": "投影向量与原向量的夹角等于直线与平面的夹角" }, "前置知识": ["K1-1-2-05 空间向量的投影"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["投影计算", "角度求解", "距离计算"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P12" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["投影理解", "角度计算", "几何应用"] }, { "编号": "K1-1-2-08", "层次": "三级", "名称": "空间向量数量积的运算律", "类型": "定理/性质", "核心内容": { "与数乘的结合律": "$(\\lambda a)\\cdot b = \\lambda(a \\cdot b)$", "交换律": "$a \\cdot b = b \\cdot a$", "分配律": "$(a+b)\\cdot c = a\\cdot c + b\\cdot c$" }, "原理说明": { "为什么要有运算律": "保证了数量积运算的合理性和一致性", "核心特征": [ "与实数运算律类似", "注意不满足结合律$(a\\cdot b)c \\neq a(b\\cdot c)$", "是向量代数的重要基础" ] }, "适用条件": { "必要性": "数量积运算的理论基础", "特殊说明": "注意数量积与实数运算的区别" }, "前置知识": ["K1-1-2-02 空间向量的数量积"], "关联内容": { "包含的子知识点": [], "相关方法": ["数量积化简", "向量化简", "代数运算"], "教材位置": "选择性必修第一册第1章1.1.2节 P13" }, "重要程度": "重要", "考查方式": ["运算律应用", "向量化简", "代数运算"] } ] }