“零向量”释疑

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  数学书上说:“方向相同或相反的非零向量叫作平行向量.”也就是说平行向量不包括零向量.但书上又说:“零向量与任一向量平行.”这两句话不是矛盾了吗?既然零向量与任一向量平行,那为什么非要规定平行向量是“非零向量”?
  首先,“方向相同或相反的非零向量叫作平行向量”与“零向量与任一向量平行”这两句话并不矛盾,而且后一句恰恰是对前一句中“非零向量”这一限制条件的解释和补充.由于非零向量具有方向性,所以只有当它们的方向相同或相反时,才存在平行关系.而零向量的方向是任意的.我们可以把它看作一个点,该点具有所有方向,对于平面中的任一向量,零向量总有一个方向与它的方向相同或相反,所以零向量与任一向量平行.正因为零向量的方向是任意的,所以才会把它拿出来单独考虑,这也是为了让同学们更深刻地理解零向量.
  其次,数学书上并没有规定平行向量必须是“非零向量”,它只告诉我们“方向相同或相反的非零向量”是“平行向量”,但我们不能据此反推出“平行向量就是方向相同或相反的非零向量”.“方向相同或相反的非零向量”只是“平行向量”的充分不必要条件.当两个向量平行时,其中一个向量也可能为零向量.对此,我们可以通过一道例题来说明:判断命题“若a∥b,b∥c,则a∥c”的真假.这显然是一个假命题,若b≠0,命题成立;若b=0,则a,c的方向无法确定,a∥c不一定成立.
  由于零向量的存在,平行向量不具备传递性.所以在判断向量平行时,我们一般要分两种情况考虑:①所有的向量都不是零向量;②至少有一个向量是零向量.
  平面向量共线定理可表述为“若向量a与非零向量b共线,则存在唯一实数λ,使得a=λb”.为什么向量b必须是非零向量呢?
  若向量b可以是零向量,则平面向量共线定理变成“若向量a与向量b共线,则存在唯一实数λ,使得a=λb”.下面,我们分四种情况讨论该命题的真假.①若a,b都是非零向量,命题成立;②若a,b都是零向量,则实数λ可以是任意实数,命题不成立;③若a是非零向量,b是零向量,则不存在实数λ使a=λb,命题不成立;④若a是零向量,b是非零向量,此时a,b共线且λ有唯一解λ=0,命题成立.由②③可得,当向量b为零向量时,命题不成立.所以在平面向量共线定理中,向量b应是非零向量.
  由此可见,在应用数学定理或公式时,一定要注意定理或公式成立的前提条件.
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