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教育科学 1 个回答

已知正方形ABCD边长为2且E是AB中点,如何利用向量运算法则计算向量EA与向量ED的数量积?

ldh_007 提问者

发布于 2026-11-09

问题补充

利用向量数量积定义或坐标法求解。建立坐标系后确定各点坐标,求出向量EA和ED的分量表示,再代入数量积公式计算得出结果。

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zh_Huang 回答者

回答于 2026-11-09

向量EA与向量ED的数量积为1。

方法一:坐标法 以A为原点,AB所在直线为x轴,AD所在直线为y轴建立平面直角坐标系。正方形边长为2,则各顶点坐标为:A(0,0),B(2,0),D(0,2)。E为AB中点,故E(1,0)。 由此可得: 向量EA = A - E = (0-1, 0-0) = (-1, 0) 向量ED = D - E = (0-1, 2-0) = (-1, 2) 根据向量数量积的坐标运算公式: 向量EA · 向量ED = (-1)×(-1) + 0×2 = 1 + 0 = 1。

方法二:向量分解法 利用向量加法将向量ED进行分解: 向量ED = 向量EA + 向量AD 因此: 向量EA · 向量ED = 向量EA · (向量EA + 向量AD) = |向量EA|² + 向量EA · 向量AD 由于正方形中AB⊥AD,E在AB上,所以向量EA沿AB方向,向量AD沿AD方向,两者互相垂直,其数量积为0。 又因为E是AB中点且边长为2,所以|向量EA| = 1。 代入得:1² + 0 = 1。

判断依据 向量数量积的定义为 a·b = |a||b|cosθ,其中θ为两向量的夹角。坐标法和分解法均基于此定义推导而来。

适用条件 坐标法适用于能够方便建立直角坐标系的几何图形;向量分解法适用于图形中存在明显垂直关系或共线关系的情形。

常见误区

  1. 混淆向量的起点与终点顺序,例如将向量EA误写为向量AE,导致符号错误。
  2. 在分解向量时遗漏垂直关系带来的数量积为零这一关键简化步骤。
  3. 未注意E是中点的条件,错误地将|向量EA|取值为2而非1。

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