学习知识要点-空间直角坐标系
- 格式:doc
- 大小:764.80 KB
- 文档页数:9
空间直角坐标系空间两点间的距离公式层级一学业水平达标1.点P(a,b,c)到坐标平面xOy的距离是()A.a2+b2B.|a|C.|b| D.|c|解析:选D点P在xOy平面的射影的坐标是P′(a,b,0),所以|PP′|=|c|.2.已知A(1,1,1),B(-3,-3,-3),则线段AB的长为()A.4 3 B.2 3C.4 2 D.3 2解析:选A|AB|=(1+3)2+(1+3)2+(1+3)2=4 3.3.在空间直角坐标系中,点P(3,1,5)关于平面xOz对称的点的坐标为()A.(3,-1,5) B.(-3,-1,5)C.(3,-1,-5) D.(-3,1,-5)解析:选A由于点关于平面xOz对称,故其横坐标、竖坐标不变,纵坐标变为相反数,即对称点坐标是(3,-1,5).4.若点P(-4,-2,3)关于xOy平面及y轴对称的点的坐标分别是(a,b,c),(e,f,d),则c与e的和为()A.7 B.-7C.-1 D.1解析:选D由题意,知点P关于xOy平面对称的点的坐标为(-4,-2,-3),点P 关于y轴对称的点的坐标为(4,-2,-3),故c=-3,e=4,故c+e=-3+4=1.5.点P(1,2,3)为空间直角坐标系中的点,过点P作平面xOy的垂线,垂足为Q,则点Q的坐标为()A.(0,0,3) B.(0,2,3)C.(1,0,3) D.(1,2,0)解析:选D由空间点的坐标的定义,知点Q的坐标为(1,2,0).6.空间点M(-1,-2,3)关于x轴的对称点的坐标是________.解析:∵点M(-1,-2,3)关于x轴对称,由空间中点P(x,y,z)关于x轴对称点的坐标为(x,-y,-z)知,点M关于x轴的对称点为(-1,2,-3).答案:(-1,2,-3)7.在空间直角坐标系中,点(-1,b,2)关于y轴的对称点是(a,-1,c-2),则点P(a,b ,c )到坐标原点的距离|PO |=________.解析:由点(x ,y ,z )关于y 轴的对称点是点(-x ,y ,-z )可得-1=-a ,b =-1,c -2=-2,所以a =1,c =0,故所求距离|PO |=12+(-1)2+02= 2. 答案: 28.在空间直角坐标系中,点M (-2,4,-3)在xOz 平面上的射影为点M 1,则点M 1关于原点对称的点的坐标是________.解析:由题意,知点M 1的坐标为(-2,0,-3),点M 1关于原点对称的点的坐标是(2,0,3). 答案:(2,0,3)9.如图,已知长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的对称中心在坐标原点,交于同一顶点的三个面分别平行于三个坐标平面,顶点A (-2,-3,-1),求其他七个顶点的坐标.解:由题意,得点B 与点A 关于xOz 平面对称,故点B 的坐标为(-2,3,-1);点D 与点A 关于yOz 平面对称,故点D 的坐标为(2,-3,-1);点C 与点A 关于z 轴对称,故点C 的坐标为(2,3,-1);由于点A 1,B 1,C 1,D 1分别与点A ,B ,C ,D 关于xOy 平面对称,故点A 1,B 1,C 1,D 1的坐标分别为A 1(-2,-3,1),B 1(-2,3,1),C 1(2,3,1),D 1(2,-3,1).10.如图,在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,|AB |=|AD |=2,|AA 1|=4,点M 在A 1C 1上,|MC 1|=2|A 1M |,N 在D 1C 上且为D 1C 的中点,求M ,N两点间的距离.解析:由已知条件,得|A 1C 1|=2 2.由|MC 1|=2|A 1M |,得|A 1M |=223, 且∠B 1A 1M =∠D 1A 1M =π4.如图,以A 为原点,分别以AB ,AD ,AA 1所在直线为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,则M ⎝⎛⎭⎫23,23,4,C (2,2,0),D 1(0,2,4).由N 为CD 1的中点,可得N (1,2,2).∴|MN |= ⎝⎛⎭⎫1-232+⎝⎛⎭⎫2-232+(2-4)2=533. 层级二 应试能力达标1.点A (0,-2,3)在空间直角坐标系中的位置是( )A .在x 轴上B .在xOy 平面内C .在yOz 平面内D .在xOz 平面内解析:选C ∵点A 的横坐标为0,∴点A (0,-2,3)在yOz 平面内.2.在空间直角坐标系中,点P (2,3,4)和点Q (-2,-3,-4)的位置关系是( )A .关于x 轴对称B .关于yOz 平面对称C .关于坐标原点对称D .以上都不对解析:选C 点P 和点Q 的横、纵、竖坐标均相反,故它们关于原点对称.3.设A (1,1,-2),B (3,2,8),C (0,1,0),则线段AB 的中点P 到点C 的距离为( ) A.132 B.534 C.532D.532 解析:选D 利用中点坐标公式,得点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫2,32,3,由空间两点间的距离公式,得|PC |=(2-0)2+⎝⎛⎭⎫32-12+(3-0)2=532. 4.在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,若D (0,0,0),A (4,0,0),B (4,2,0),A 1(4,0,3),则对角线AC 1的长为( )A .9 B.29 C .5 D .2 6解析:选B 由已知,可得C 1(0,2,3),∴|AC 1|=(0-4)2+(2-0)2+(3-0)2=29.5.已知A (3,5,-7),B (-2,4,3),则线段AB 在yOz 平面上的射影长为________. 解析:点A (3,5,-7),B (-2,4,3)在yOz 平面上的射影分别为A ′(0,5,-7),B ′(0,4,3),∴线段AB 在yOz 平面上的射影长|A ′B ′|=(0-0)2+(4-5)2+(3+7)2=101.答案:1016.在空间直角坐标系中,已知点A (1,0,2),B (1,-3,1),点M 在y 轴上,且点M 到点A ,B 的距离相等,则点M 的坐标是________.解析:因为点M 在y 轴上,所以可设点M 的坐标为(0,y,0).由|MA |=|MB |,得(0-1)2+(y -0)2+(0-2)2=(0-1)2+(y +3)2+(0-1)2,整理得6y +6=0,解得y =-1,即点M 的坐标为(0,-1,0).答案:(0,-1,0) 7.在空间直角坐标系中,解答下列各题.(1)在x 轴上求一点P ,使它与点P 0(4,1,2)的距离为30;(2)在xOy 平面内的直线x +y =1上确定一点M ,使它到点N (6,5,1)的距离最短. 解:(1)设P (x,0,0).由题意,得|P 0P |=(x -4)2+1+4=30,解得x =9或x =-1.所以点P 的坐标为(9,0,0)或(-1,0,0).(2)由已知,可设M (x 0,1-x 0,0).则|MN |=(x 0-6)2+(1-x 0-5)2+(0-1)2=2(x 0-1)2+51.所以当x 0=1时,|MN |min =51.此时点M 的坐标为(1,0,0).8.如图,正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱长为a ,M 为BD 1的中点,N在A 1C 1上,且|A 1N |=3|NC 1|,试求MN 的长.解:以D 为原点,以DA ,DC ,DD 1所在直线为x 轴、y 轴、z 轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则B (a ,a,0),A 1(a,0,a ),C 1(0,a ,a ),D 1(0,0,a ).由于M 为BD 1的中点,所以M ⎝⎛⎭⎫a 2,a 2,a 2,取A 1C 1中点O 1,则O 1⎝⎛⎭⎫a 2,a 2,a ,因为|A 1N |=3|NC 1|,所以N 为O 1C 1的中点,故N ⎝⎛⎭⎫a 4,34a ,a . 由两点间的距离公式可得:|MN |= ⎝⎛⎭⎫a 2-a 42+⎝⎛⎭⎫a 2-34a 2+⎝⎛⎭⎫a 2-a 2 =64a .高考数学:试卷答题攻略一、“六先六后”,因人因卷制宜。
空间向量与立体几何知识点归纳总结在空间直角坐标系中,一个向量可以用其在三个坐标轴上的投影来表示。
设向量为a=(a1,a2,a3)则其在x轴、y轴、z轴上的投影分别为a1、a2、a3即a=(a1,a2,a3)2)空间向量的模长:向量的模长是指其长度,即a|=√(a1²+a2²+a3²)3)向量的单位向量:一个向量的单位向量是指其方向相同、模长为1的向量。
设向量a的模长为a|则其单位向量为a/|a|4)向量的方向角:向量在空间直角坐标系中与三个坐标轴的夹角分别称为其方向角。
设向量a=(a1,a2,a3)则其方向角为α=cos⁻¹(a1/|a|)、β=cos⁻¹(a2/|a|)、γ=cos⁻¹(a3/|a|)5)向量的方向余弦:向量在空间直角坐标系中与三个坐标轴的夹角的余弦值分别称为其方向余弦。
设向量a=(a1,a2,a3)则其方向余弦为cosα=a1/|a|、cosβ=a2/|a|、cosγ=a3/|a|一、知识要点1.空间向量的概念:在空间中,向量是具有大小和方向的量。
向量通常用有向线段表示,同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
向量具有平移不变性。
2.空间向量的运算:空间向量的加法、减法和数乘运算与平面向量运算相同。
运算法则包括三角形法则、平行四边形法则和平行六面体法则。
3.共线向量:如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量。
共线向量定理指出,空间任意两个向量a、b(b≠0),a//b存在实数λ,使a=λb。
4.共面向量:能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
5.空间向量基本定理:如果三个向量a、b、c不共面,那么对空间任一向量p有唯一的有序实数组x、y、z,使p=xa+yb+zc。
若三向量a、b、c不共面,则{a,b,c}叫做空间的一个基底,a、b、c叫做基向量。
6.空间向量的直角坐标系:在空间直角坐标系中,一个向量可以用其在三个坐标轴上的投影来表示。
必修2知识点归纳第一章 空间几何体1、空间几何体的结构:空间几何体分为多面体和旋转体和简单组合体⑴常见的多面体有:棱柱、棱锥、棱台;常见的旋转体有:圆柱、圆锥、圆台、球。
简单组合体的构成形式:一种是由简单几何体拼接而成,例如课本图1.1-11中(1)(2)物体表示的几何体; 一种是由简单几何体截去或挖去一部分而成,例如课本图1.1-11中(3)(4)物体表示的几何体。
⑵棱柱:有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的多面体叫做棱柱。
⑶棱台:用一个平行于棱锥底面的平面去截棱锥,底面与截面之间的部分,这样的多面体叫做棱台。
1、空间几何体的三视图和直观图把光由一点向外散射形成的投影叫中心投影,中心投影的投影线交于一点;把在一束平行光线照射下的投影叫平行投影,平行投影的投影线是平行的。
(1)定义:正视图:光线从几何体的前面向后面正投影得到的投影图; 侧视图:光线从几何体的左面向右面正投影得到的投影图; 俯视图:光线从几何体的上面向下面正投影得到的投影图。
几何体的正视图、侧视图和俯视图统称为几何体的三视图。
(2)三视图中反应的长、宽、高的特点:“长对正”,“高平齐”,“宽相等”2、空间几何体的直观图(表示空间图形的平面图). 观察者站在某一点观察几何体,画出的图形.3、斜二测画法的基本步骤:①建立适当直角坐标系xOy (尽可能使更多的点在坐标轴上) ②建立斜坐标系'''x O y ∠,使'''xOy∠=450(或1350),注意它们确定的平面表示水平平面;③画对应图形,在已知图形平行于X 轴的线段,在直观图中画成平行于X ‘轴,且长度保持不变;在已知图形平行于Y 轴的线段,在直观图中画成平行于Y ‘轴,且长度变为原来的一半;一般地,原图的面积是其直观图面积的22倍,即22S S 原图直观=4、空间几何体的表面积与体积⑴圆柱侧面积;l r S ⋅⋅=π2侧面⑵圆锥侧面积:l r S ⋅⋅=π侧面⑶圆台侧面积:l R lr S ⋅⋅+⋅⋅=ππ侧面⑷体积公式:h S V ⋅=柱体;h S V ⋅=31锥体;()13V h S S S S =+⋅+下下台体上上⑸球的表面积和体积:32344R V R S ππ==球球,.一般地,面积比等于相似比的平方,体积比等于相似比的立方。
空间向量知识点归纳总结(经典)空间向量与⽴体⼏何知识点归纳总结⼀.知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有⼤⼩和⽅向的量叫做向量。
注:(1)向量⼀般⽤有向线段表⽰同向等长的有向线段表⽰同⼀或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性2. 空间向量的运算。
定义:与平⾯向量运算⼀样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+ ;BA OA OB a b =-=- ;()OP a R λλ=∈运算律:⑴加法交换律:a b b a +=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a++=++⑶数乘分配律:b a b aλλλ+=+)(运算法则:三⾓形法则、平⾏四边形法则、平⾏六⾯体法则 3. 共线向量。
(1)如果表⽰空间向量的有向线段所在的直线平⾏或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平⾏向量,a平⾏于b ,记作b a//。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b(b ≠0 ),a //b存在实数λ,使a=λb 。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>λ=<=>)1(=++=y x OB y OA x OC 其中(4)与共线的单位向量为±4. 共⾯向量(1)定义:⼀般地,能平移到同⼀平⾯内的向量叫做共⾯向量。
说明:空间任意的两向量都是共⾯的。
(2)共⾯向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b共⾯的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
(3)四点共⾯:若A 、B 、C 、P 四点共⾯<=>AC y AB x AP +=<=>)1(=++++=z y x OC z OB y OA x OP 其中5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c不共⾯,那么对空间任⼀向量p ,存在⼀个唯⼀的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c 不共⾯,我们把{,,}a b c叫做空间的⼀个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共⾯的向量都可以构成空间的⼀个基底。
知识要点空间直角坐标系空间直角坐标系是用来描述三维空间中点位置的一种坐标系统。
它由三个坐标轴x、y、z构成,且彼此互相垂直,并在相交点处成为原点O。
在空间直角坐标系中,每个点的位置可由它在每个坐标轴上的投影来确定。
假设特定点P的坐标为(x,y,z),则在x轴上的投影为x,y轴上的投影为y,z轴上的投影为z。
空间直角坐标系的特点是可以将任意三维空间中的点表示为有序的数对(x,y,z),并且任意两点之间的距离可以用直线段来表示。
其基本特征有以下几点:1.原点O:空间直角坐标系的交点即为原点O,它的坐标为(0,0,0)。
2.坐标轴:空间直角坐标系有三个互相垂直的坐标轴,分别为x轴、y轴和z轴。
它们分别与三个方向对应:x轴正向为向右,y轴正向为向上,z轴正向为向外。
3. 坐标面:由三个坐标轴所确定的平面称为坐标面。
分别为xoy平面(z = 0)、xoz平面(y = 0)和yoz平面(x = 0)。
4.坐标轴方向:坐标轴方向有正负之分,规定沿着轴线正向的方向为正方向,反向则为负方向。
5.坐标轴长度:不同坐标轴的长度可以任选,但通常选择相等长度,方便计算。
在空间直角坐标系中,我们可以通过以下方法进行基本的空间点运算:1.点的移动:在坐标轴上,点的移动相当于坐标值的变化。
向右移动,坐标值加;向左移动,坐标值减;向上移动,坐标值加;向下移动,坐标值减;向外移动(离原点越来越远),坐标值加;向内移动(离原点越来越近),坐标值减。
2.点的关系:可以通过对比坐标值来判断两个点的相对位置。
若两点的x、y、z坐标值分别相等,则它们重合;若只有一个坐标值相等,则它们在同一坐标轴上;若有两个坐标轴的坐标值相等,则它们在同一平面上;若没有坐标值相等,则它们位于不同的坐标平面中。
3.点的中点坐标:求两点的中点坐标,可以将两个点的对应坐标分别相加然后除以24. 点的距离:可以根据勾股定理来求两点之间的距离。
设两点分别为P(x1, y1, z1)和Q(x2, y2, z2),则它们之间的距离d为:d =sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2)。
空间向量与立体几何知识点归纳总结一.知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+;BA OA OB a b =-=-;()OP a R λλ=∈运算律:⑴加法交换律:a b b a+=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a ++=++⑶数乘分配律:b a b aλλλ+=+)(运算法则:三角形法则、平行四边形法则、平行六面体法则 3. 共线向量。
(1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a平行于b ,记作b a//。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b(b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a=λb 。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>AC AB λ=<=>)1(=++=y x OB y OA x OC 其中 (4)与a 共线的单位向量为aa ±4. 共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
(3)四点共面:若A 、B 、C 、P 四点共面<=>AC y AB x AP += <=>)1(=++++=z y x OC z OB y OA x OP 其中 5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c 不共面,我们把{,,}a b c 叫做空间的一个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
空间向量与立体几何知识点归纳总结一.知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+;BA OA OB a b =-=-;()OP a R λλ=∈运算律:⑴加法交换律:a b b a+=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a++=++⑶数乘分配律:b a b aλλλ+=+)(运算法则:三角形法则、平行四边形法则、平行六面体法则 3. 共线向量。
(1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a平行于b ,记作b a //。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b (b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a=λb 。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>AC AB λ=<=>)1(=++=y x OB y OA x OC 其中 (4)与a共线的单位向量为±4. 共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
(3)四点共面:若A 、B 、C 、P 四点共面<=>AC y AB x AP += <=>)1(=++++=z y x z y x OP 其中5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c 不共面,我们把{,,}a b c 叫做空间的一个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
【本讲教育信息】一、教学内容:空间直角坐标系,包括:1、空间直角坐标系的建立;2、空间直角坐标系中点的坐标;3、空间两点间的距离公式二、学习目标1、通过具体情境,感受建立空间直角坐标系的必要性,了解空间直角坐标系,会用空间直角坐标系刻画点的位置;2、通过表示特殊长方体(所有棱分别与坐标轴平行)顶点的坐标,探索并得出空间两点间的距离公式;3、经历空间直角坐标系刻画点的过程,了解类比思维,经历用代数方法刻画几何位置的过程;4、通过在几何体中建立空间直角坐标系,进一步培养空间观念和空间想象能力;进一步了解解析几何的本质思想。
三、知识要点一)空间直角坐标系的建立1、空间物体位置的描述以上图为例:一只小蚂蚁站在水泥构件O点处,在A、B、C、D、E处放有食物,如何告诉小蚂蚁食物的位置?——可以结合放有食物的各点与O点的相对位置,用方位(东、西、南、北、上、下)及需要走过的距离来描述。
如:自O点出发,向东爬过5格,再向上爬过3格,再向北爬2格,即可取到放在B 处的食物。
2、建立空间直角坐标系:将平面直角坐标系的x轴(横轴)和y轴(纵轴)放置在水平面上,过原点O作一条与xOy平面垂直的z轴(竖轴),这样就建立了三个维度的空间直角坐标系,如图:——右手系:符合右手螺旋法则,若顺着z轴看,从x轴到y轴是沿顺时针方向。
3、空间直角坐标系:空间直角坐标系中,O为坐标原点,x,y,z轴统称为坐标轴。
坐标轴确定的平面称为坐标平面,x,y轴确定的平面记作xOy平面,y,z轴确定的平面记作yOz平面,x,z轴确定的平面记作xOz平面.二)空间直角坐标系中点的坐标:1、空间中点的坐标:P(x,y,z),确定方法:由P作PP'⊥坐标平面xOy,则P'点是平面xOy上的点,其坐标为(x,y,O),这样就确定了P的横坐标x和纵坐标y.若PP'与z轴正半轴在平面xOy同侧,则z=|PP'|;若PP'与z轴正半轴在平面xOy异侧,则z=-|PP'|,这样就确定了P点的竖坐标z。
在空间直角坐标系中方程表示的曲面1.引言1.1 概述引言是文章的开端,用于引导读者了解文章的主题和目的。
在空间直角坐标系中,曲面可以通过方程进行表示。
本文旨在介绍空间直角坐标系的概念,并详细探讨方程表示的曲面。
首先,我们将对空间直角坐标系进行简要概述,包括坐标轴的定义和坐标的表示方式。
然后,我们将介绍方程表示的曲面,探讨曲面方程的一般形式以及常见的曲面类型。
通过深入研究曲面方程,我们将揭示曲面的几何特征和性质。
最后,我们将对本文进行总结,并展望未来对方程表示曲面的进一步研究方向。
通过阅读本文,读者将对空间直角坐标系中方程表示的曲面有更加全面和深入的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包含以下信息:本文结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将对文章的内容进行一个概述,介绍本文所讨论的主题以及涉及的关键概念。
同时,我们还将介绍本文的结构,包括各个章节的内容和目的。
在正文部分,我们将首先对空间直角坐标系进行简要的介绍,包括其定义、特点和常见应用领域。
然后,我们将着重探讨方程表示的曲面,这是本文的核心内容。
我们将介绍曲面的定义以及不同类型的方程所表示的曲面形状,包括平面、球面、圆柱面等。
对每种类型的曲面,我们将详细讨论其方程的特点以及相关的几何性质。
在结论部分,我们将对本文进行总结,回顾文章的主要内容和观点。
同时,我们还将展望未来研究的方向,提出一些可能的拓展和进一步研究的问题。
通过以上的文章结构,读者可以清晰地了解到本文的整体框架和内容安排,方便他们在阅读时更好地理解和掌握文章的主题和要点。
1.3 目的本文的目的主要有以下几点:1. 探讨空间直角坐标系中方程表示的曲面的基本概念和特点,通过对不同类型曲面的方程表达式的分析,深入理解曲面的几何特征和性质。
2. 分析不同类型曲面的方程表示对于解题和问题解决的重要性,并通过实例和实际应用来说明方程表示的曲面在数学、物理和工程等领域的重要性和应用价值。
高一数学(文)圆和圆的位置关系、空间直角坐标系苏教版【本讲教育信息】一. 教学内容:圆和圆的位置关系、空间直角坐标系二. 教学目标:1、理解并掌握圆与圆的五种位置关系,并能用圆心距和半径之间的大小关系来判断圆与圆的位置关系。
2、了解空间直角坐标系的定义、建立方程、会用空间直角坐标系刻画点的位置。
3、掌握空间两点间的距离公式及空间两点间中点坐标公式。
三. 知识要点:(一)圆和圆的位置关系1、外离2、外切3、内切4、相交5、内含判断方法:第一步 计算两圆的半径12,r r ;第二步 计算两圆的圆心距d ;第三步 根据d 与12,r r 之间的关系,判断两圆的位置关系。
12d r r >+⇔圆和圆外离 12d r r =+⇔圆和圆外切1212r r d r r -<<+⇔圆和圆相交 12d r r =-⇔圆和圆内切 12d r r <-⇔圆和圆内含二、空间点的直角坐标系 1、空间直角坐标系的定义过定点O ,作三条互相垂直的数轴,它们都以O 为原点且一般具有相同的长度单位.这三条轴分别叫做x 轴(横轴)、y 轴(纵轴)、z 轴(竖轴);统称坐标轴。
通常把x 轴和y 轴配置在水平面上,而z 轴则是铅垂线;它们的正方向要符合右手规则,即以右手握住z 轴,当右手的四指从正向x 轴以90角度转向正向y 轴时,大拇指的指向就是z 轴的正向,这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系,点O 叫做坐标原点。
(如下图所示)说明:(1)三条坐标轴中的任意两条可以确定一个平面,这样定出的三个平面统称坐标面。
过x 轴与y 轴,y 轴与z 轴及z 轴与x 轴的平面分别称为: xOy 面,yOz 面,zOx 面。
(2)三个坐标平面将空间分成八个卦限。
空间直角坐标系共有八个卦限2、空间点和坐标设点M 为空间一已知点。
我们过点M 作三个平面分别垂直于x 轴、y 轴、z 轴,它们与x 轴、y 轴、z 轴的交点依次为P 、Q 、R ,这三点在x 轴、y 轴、z 轴的坐标依次为x 、y 、z 。
§4.3.1 空间直角坐标系¤学习目标:通过具体情境,感受建立空间直角坐标系的必要性,了解空间直角坐标系,会用空间直角坐标系刻画点的位置.¤知识要点:1. 空间直角坐标系:从空间某一个定点O 引三条互相垂直且有相同单位长度的数轴Ox 、Oy 、Oz ,这样的坐标系叫做空间直角坐标系O -xyz ,点O 叫做坐标原点,x 轴、y 轴、z 轴叫做坐标轴. 通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面,分别称为xOy 平面、yOz 平面、zOx 平面.2. 右手直角坐标系:在空间直角坐标系中,让右手拇指指向x 轴的正方向,食指指向y 轴的正方向,若中指指向z 轴的正方向,则称这个坐标系为右手直角坐标系.3. 空间直角坐标系中的坐标:对于空间任一点M ,作出M 点在三条坐标轴Ox 轴、Oy 轴、Oz 轴上的射影,若射影在相应数轴上的坐标依次为x 、y 、z ,则把有序实数组(x , y , z )叫做M 点在此空间直角坐标系中的坐标,记作M (x , y , z ),其中x 叫做点M 的横坐标,y 叫做点M 的纵坐标,z 叫做点M 的竖坐标.4. 在xOy 平面上的点的竖坐标都是零,在yOz 平面上的点的横坐标都是零,在zOx 平面上的点的纵坐标都是零;在Ox 轴上的点的纵坐标、竖坐标都是零,在Oy 轴上的点的横坐标、竖坐标都是零,在Oz 轴上的点的横坐标、纵坐标都是零¤例题精讲: 【例1】在空间直角坐标系中,作出点M (6,-2, 4). 解:点M 的位置可按如下步骤作出:先在x 轴上作出横坐标是6的点1M ,再将1M 沿与y 轴平行的方向向左移动2个单位得到点2M ,然后将2M 沿与z 轴平行的方向向上移动4个单位即得点M .M 点的位置如图所示.【例2】在长方体1111ABCD A B C D -中,AB =12,AD =8,1AA =5,试建立适当的空间直角坐标系,写出各顶点的坐标.解:以A 为原点,射线AB 、AD 、1AA 分别为x 轴、y 轴、z 轴的正半轴,建立空间直角坐标系,则A (0,0,0)、B (12,0,0)、C (12,8,0)、D (0,8,0)、 1A (0,0,5)、1B (12,0,5)、1C (12,8,5)、1D (0,8,5).【例3】已知正四棱锥P -ABCD 的底面边长为4,侧棱长为10,试建立适当的空间直角坐标系,写出各顶点的坐标.分析:先由条件求出正四棱锥的高,再根据正四棱锥的对称性,建立适当的空间直角坐标系.解:正四棱锥P -ABCD 的底面边长为4,侧棱长为10,∴正四棱锥的高为以正四棱锥的底面中心为原点,平行于AB 、BC 所在的直线分别为x 轴、y 轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则正四棱锥各顶点的坐标分别为A (2,-2,0)、B (2,2,0)、C (-2,2,0)、D (-2,-2,0)、P(0,0,点评:在求解此类问题时,关键是能根据已知图形,建立适当的空间直角坐标系,从而便于计算所需确定的点的坐标.【例4】在空间直角坐标系中,求出经过A (2,3,1)且平行于坐标平面yOz 的平面α的方程.分析:求与坐标平面yOz 平行的平面的方程,即寻找此平面内任一点所要满足的条件,可利用与坐标平面yOz 平行的平面内的点的特点来求解.解:坐标平面yOz ⊥x 轴,而平面α与坐标平面yOz 平行, ∴平面α也与x 轴垂直,∴平面α内的所有点在x 轴上的射影都是同一点,即平面α与x 轴的交点, ∴平面α内的所有点的横坐标都相等。
坐标系与参数方程【要点知识】一、坐标系1.平面直角坐标系中的伸缩变换设点(,)P x y 是平面直角坐标系xOy 中的任意一点,在变换(0):(0)x x y y λλϕμμ'=>⎧⎨'=>⎩的作用下,点(,)P x y 对应到点(,)P x y ''',我们把ϕ称为平面直角坐标系xOy 中的坐标伸缩变换,简称伸缩变换.2.极坐标系〔1〕极坐标系的概念如下图,在平面内取一个定点O ,叫做极点;自极点O 引一条射线Ox ,叫做极轴;再选定一个长度单位,一个角度单位〔通常取弧度〕及其正方向〔通常取逆时针方向〕,这样我们就建立了一个极坐标系.〔2〕极坐标设点M 是平面内一点,极点O 与点M 的距离叫做点M 的极径,记为ρ;以极轴Ox 为始边,射线OM 为终边的xOM ∠叫做点M 的极角,记为θ. 我们把有序数对(,)ρθ叫做点M 的极坐标,记为(,)M ρθ. 〔3〕极径、极角的取值范围一般地,极径0ρ≥,极角R θ∈.3.极坐标与直角坐标之间的互化如下图,设点M 是平面内任意一点,记点M 的直角坐标为(,)x y ,极坐标为(,)ρθ. 我们可以得到极坐标与直角坐标之间如下关系:〔ⅰ〕直角坐标化极坐标:cos x ρθ=,sin y ρθ=; 〔ⅱ〕极坐标化直角坐标:222x y ρ=+,tan yxθ=〔0x ≠〕.【注】上面两类关系式是我们进行极坐标与直角坐标互化的重要关系式. 解题时,大家要根据题意灵活选用.4.几个简单曲线的极坐标方程〔1〕圆的极坐标方程:圆心在(,0)C a 〔0a >〕,半径为a 的圆的极坐标方程为2cos a ρθ=;〔2〕直线的极坐标方程:经过极点,从极轴到直线的角是4π的直线l 的极坐标方程为4πθ=和54πθ=.5.柱坐标系与球坐标系 〔1〕柱坐标系如下图,建立空间直角坐标系Oxyz ,设点P 是空间中任意一点,它在Oxy 平面上的射影为点Q ,用(,)ρθ〔0ρ≥,02θπ≤<〕表示点Q 在Oxy 平面上的极坐标,这时点P 的位置可用有序数组(,,)z ρθ〔z R ∈〕表示. 我们把建立上述对应关系的坐标系叫做柱坐标系;相应地,把有序数组(,,)z ρθ叫做点P 的柱坐标,记作(,,)P z ρθ,其中0ρ≥,02θπ≤<,z R ∈.【注】直角坐标与柱坐标互化的变换公式: 〔2〕球坐标系如下图,建立空间直角坐标系Oxyz ,设点P 是空间中任意一点,连结OP ,记OPr =,OP 与Oz 轴正向所夹的角为ϕ,设点P 在Oxy 平面上的射影为点Q ,Ox 轴按逆时针方向旋转到OQ 时所转过的正角为θ,这样点P 的位置就可以用有序数组(,,)r ϕθ表示. 我们把建立上述对应关系的坐标系叫做球坐标系〔或空间极坐标系〕;相应地,把有序数组(,,)r ϕθ叫做点P 的球坐标,记作(,,)P r ϕθ,其中0r ≥,0ϕπ≤≤,02θπ≤<.【注】直角坐标与球坐标互化的变换公式:cos cos cos sin sin x r y r z r θϕθϕθ=⎧⎪=⎨⎪=⎩二、参数方程1.参数方程的概念一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x ,y 都是某个变数t 的函数()()x f t y g t =⎧⎨=⎩①,并且对于t 的每一个允许值,由方程组①所确定的点(,)P x y 都在这条曲线上,那么我们就把方程组①叫做这条曲线的参数方程,而把联系变数x ,y 的变数t 叫做参变数,简称参数.2.参数方程与普通方程之间的互化曲线的参数方程与普通方程是曲线方程的两种不同形式. 一般地,可以通过消去参数,由参数方程得到普通方程;反之,如果变数x ,y 中的一个与参数t 的关系,例如()x f t =,那么我们可以通过把它代入普通方程,求出另一个变数与参数的关系()y g t =,由此得到的方程组()()x f t y g t =⎧⎨=⎩就是该曲线的参数方程.【注】在解决参数方程与普通方程互化的问题时,必须要使x ,y 的取值范围保持一致.3.几个简单曲线的参数方程〔1〕圆的参数方程:圆心在原点O ,半径为r 的圆的参数方程为cos sin x r y r θθ=⎧⎨=⎩〔θ为参数〕;〔2〕椭圆的参数方程:中心在原点O ,焦点在x 轴上的椭圆的参数方程为cos sin x a y b ϕϕ=⎧⎨=⎩〔ϕ为参数〕;〔3〕双曲线的参数方程:中心在原点O ,焦点在x 轴上的双曲线的参数方程为sec tan x a y b ϕϕ=⎧⎨=⎩〔ϕ为参数〕,这里,sec ϕ是ϕ的正割函数,并且1sec cos ϕϕ=; 〔4〕抛物线的参数方程:以原点O 为顶点,以x 轴为对称轴,开口向右的抛物线22y px =〔0p >〕〔不包括原点〕的参数方程为22tan 2tan p x p y αα⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩〔α为参数〕;〔5〕直线的参数方程:过点000(,)M x y ,倾斜角为α〔2πα≠〕的直线l 的参数方程为00cos sin x x t y y t αα=+⎧⎨=+⎩〔t 为参数〕;〔6〕渐开线的参数方程:(cos sin )(sin cos )x r y r ϕϕϕϕϕϕ=+⎧⎨=-⎩〔ϕ为参数〕;〔7〕摆线的参数方程:(sin )(1cos )x r y r ϕϕϕ=-⎧⎨=-⎩〔ϕ为参数〕.。
高一数学下册知识点高一数学下册知识点在日常过程学习中,大家对知识点应该都不陌生吧?知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
哪些知识点能够真正帮助到我们呢?以下是店铺为大家收集的高一数学下册知识点,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
高一数学下册知识点1空间直角坐标系定义:过定点O,作三条互相垂直的数轴,它们都以O为原点且一般具有相同的长度单位、这三条轴分别叫做x轴横轴)、y轴纵轴、z轴竖轴;统称坐标轴、通常把x轴和y轴配置在水平面上,而z轴则是铅垂线;它们的正方向要符合右手规则,即以右手握住z轴,当右手的四指从正向x轴以π/2角度转向正向y轴时,大拇指的指向就是z轴的正向,这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系,点O叫做坐标原点。
1、右手直角坐标系①右手直角坐标系的建立规则:x轴、y轴、z轴互相垂直,分别指向右手的拇指、食指、中指;②已知点的坐标P(x,y,z)作点的方法与步骤(路径法):沿x轴正方向(x>0时)或负方向(x<0时)移动|x|个单位,再沿y轴正方向(y>0时)或负方向(y<0时)移动|y|个单位,最后沿x轴正方向(z>0时)或负方向(z<>③已知点的位置求坐标的方法:过P作三个平面分别与x轴、y轴、z轴垂直于A,B,C,点A,B,C在x轴、y轴、z轴的坐标分别是a,b,c则a,b,c就是点P的坐标。
2、在x轴上的点分别可以表示为a,0,0,0,b,0,0,0,c。
在坐标平面xOy,xOz,yOz内的点分别可以表示为a,b,0,a,0,c,0,b,c。
3、点Pa,b,c关于x轴的对称点的坐标为a,-b,-c;点Pa,b,c关于y轴的对称点的坐标为-a,b,-c;点Pa,b,c关于z轴的对称点的坐标为-a,-b,c;点Pa,b,c关于坐标平面xOy的对称点为a,b,-c;点Pa,b,c关于坐标平面xOz的对称点为a,-b,c;点Pa,b,c关于坐标平面yOz的对称点为-a,b,c;点Pa,b,c关于原点的对称点-a,-b,-c。
第5讲 空间直角坐标系★知识梳理★1.右手直角坐标系①右手直角坐标系的建立规则:x 轴、y 轴、z 轴互相垂直,分别指向右手的拇指、食指、中指;②已知点的坐标),,(z y x P 作点的方法与步骤(路径法):沿x 轴正方向(0>x 时)或负方向(0<x 时)移动||x 个单位,再沿y 轴正方向(0>y 时)或负方向(0<y 时)移动||y 个单位,最后沿x 轴正方向(0>z 时)或负方向(0<z 时)移动||z 个单位,即可作出点③已知点的位置求坐标的方法:过P 作三个平面分别与x 轴、y 轴、z 轴垂直于C B A ,,,点C B A ,,在x 轴、y 轴、z 轴的坐标分别是c b a ,,,则),,(c b a 就是点P 的坐标2、在x 轴上的点分别可以表示为),0,0(),0,,0(),0,0,(c b a ,在坐标平面xOy ,xOz ,yOz 内的点分别可以表示为),,0(),,0,(),0,,(c b c a b a ;3、点),,(c b a P 关于x 轴的对称点的坐标为),,(c b a --点),,(c b a P 关于y 轴的对称点的坐标为),,(c b a --;点),,(c b a P 关于z 轴的对称点的坐标为),,(c b a --;点),,(c b a P 关于坐标平面xOy 的对称点为),,(c b a -;点),,(c b a P 关于坐标平面xOz 的对称点为),,(c b a -;点),,(c b a P 关于坐标平面yOz 的对称点为),,(c b a -;点),,(c b a P 关于原点的对称点),,(c b a ---。
4. 已知空间两点),,(),,(222111z y x Q z y x P ,则线段PQ 的中点坐标为)2,2,2(212121z z y y x x +++ 5.空间两点间的距离公式已知空间两点),,(),,(222111z y x Q z y x P , 则两点的距离为221221221)()()(||z z y y x x PQ -+-+-= ,特殊地,点),,(z y x A 到原点O 的距离为222||z y x AO ++=;5.以),,(000z y x C 为球心,r 为半径的球面方程为2202020)()()(r z z y y x x =-+-+-特殊地,以原点为球心,r 为半径的球面方程为2222r z y x =++ ★重难点突破★重点:了解空间直角坐标系,会用空间直角坐标系表示点的位置,会推导和使用空间两点间的距离公式难点:借助空间想象和通过与平面直角坐标系的类比,认识空间点的对称及坐标间的关系重难点: 在空间直角坐标系中,点的位置关系及空间两点间的距离公式的使用1.借助空间几何模型进行想象,理解空间点的位置关系及坐标关系问题1:点),,(c b a P 到y 轴的距离为[解析]借助长方体来思考,以点P O ,为长方体对角线的两个顶点,点),,(c b a P 到y 轴的距离为长方体一条面对角线的长度,其值为22c a +2.将平面直角坐标系类比到空间直角坐标系问题2:对于任意实数,,x y z 值[解析]在空间直角坐标系中,表示空间点(,,)x y z 到点(0,0,0)的距离与到点(1,2,1)-的距离之和,它的最小值就是点(0,0,0)与点(1,2,1)-。
3.利用空间两点间的距离公式,可以解决的几类问题(1)判断两条相交直线是否垂直(2)判断空间三点是否共线(3)得到一些简单的空间轨迹方程★热点考点题型探析★考点1: 空间直角坐标系题型1: 认识空间直角坐标系[例1 ](1)在空间直角坐标系中,y a =表示 ( )A .y 轴上的点B .过y 轴的平面C .垂直于y 轴的平面D .平行于y 轴的直线(2)在空间直角坐标系中,方程x y =表示A .在坐标平面xOy 中,1,3象限的平分线B .平行于z 轴的一条直线C .经过z 轴的一个平面D .平行于z 轴的一个平面【解题思路】认识空间直角坐标系,可以类比平面直角坐标系,如在平面直角坐标系坐标系中,方程1=x 表示所有横坐标为1的点的集合[解析](1)y a =表示所有在y 轴上的投影是点)0,,0(a 的点的集合,所以y a =表示经过点)0,,0(a 且垂直于y 轴的平面(2)方程x y =表示在任何一个垂直于z 轴的一个平面内,1,3象限的平分线组成的集合【名师指引】(1)类比平面直角坐标系,可以帮助我们认识空间直角坐标系(2)要从满足某些特殊条件的点的坐标特征去思考问题。
如:经过点)0,0,(a 且垂直于x 轴的平面上的点都可表示为),,(z y a题型2: 空间中点坐标公式与点的对称问题[例2 ] 点),,(c b a P 关于z 轴的对称点为1P ,点1P 关于平面xOy 的对称点为2P ,则2P 的坐标为【解题思路】类比平面直角坐标系中的对称关系,得到空间直角坐标系中的对称关系[解析]因点P 和1P 关于z 轴对称, 所以点P 和1P 的竖坐标相同,且在平面xOy 的射影关于原点对称,故点1P 的坐标为),,(c b a --,又因点1P 和2P 关于平面xOy 对称, 所以点2P 坐标为),,(c b a ---【名师指引】解决空间点的对称问题,一要借助空间想象,二要从它们在坐标平面的射影找关系,如借助空间想象,在例2中可以直接得出点2P 为点),,(c b a P 关于原点的对称点,故坐标为),,(c b a ---【新题导练】1.已知正四棱柱1111ABCD A B C D -的顶点坐标分别为(0,0,0),(2,0,0),(0,2,0)A B D ,1(0,0,5)A ,则1C 的坐标为 。
[解析]正四棱柱1111ABCD A B C D -过点A 的三条棱恰好是坐标轴,∴1C 的坐标为(2,2,5)2.平行四边形ABCD 的两个顶点的的坐标为)3,2,3(),3,1,1(--B A ,对角线的交点为)4,0,1(M ,则顶点C 的坐标为 , 顶点D 的坐标为[解析]由已知得线段AC 的中点为M ,线段BD 的中点也是M ,由中点坐标公式易得 )5,1,3(-C ,)11,2,1(--D3.已知(4,3,1)M -,记M 到x 轴的距离为a ,M 到y 轴的距离为b ,M 到z 轴的距离为c ,则( )A .a b c >>B .c b a >>C .c a b >>D .b c a >>[解析]借助长方体来思考, a 、b 、c 分别是三条面对角线的长度。
5,17,10===∴c b a ,选C考点2:空间两点间的距离公式题型:利用空间两点间的距离公式解决有关问题[例3 ] 如图:已知点(1,1,0)A ,对于Oz 轴正半轴上任意一点P ,在OyB ,使得PA AB ⊥恒成立?若存在,求出B 【解题思路】转化为距离问题,即证明222PB AB PA =+[解析]设 ),0,0(c P )0,,0(b B ,对于Oz 轴正半轴上任意一点P ,假设在Oy 轴上存在一点B ,使得PA 则222PB AB PA =+ 222222222)0()0()00(])00()1()01[(])0()10()10[(-+-+-=-+-+-+-+-+-∴c b b c 即22)1(3b b =-+,解得:2=b所以存在这样的点B ,当点B 为(0,2,0)时,PA AB ⊥恒成立【名师指引】在空间直角坐标系中,利用距离可以证明垂直问题。
此外,用距离还可以解决空间三点共线问题和求简单的点的轨迹。
【新题导练】4.已知(,5,21),(1,2,2)A x x x B x x --+-,当,A B 两点间距离取得最小值时,x 的值为 ( )A .19B .87-C .87D .1914[解析]75)78(14191214)33()23()1(||22222+-=+-=-+-+-=x x x x x x AB 当=x 87时,||AB 取得最小值 5.已知球面222(1)(2)(3)9x y z -+++-=,与点(3,2,5)A -,则球面上的点与点A 距离的最大值与最小值分别是 。
[解析]球心6),3,2,1(=-AC C ,球面上的点与点A 距离的最大值与最小值分别是9和36.已知三点(1,1,2),(1,2,1),(,0,3)A B C a --,是否存在实数a ,使A 、B 、C 共线?若存在,求出a 的值;若不存在,说明理由。
[解析] AB ==AC ==BC ==因为BC AB >,所以,若,,A B C 三点共线,有BC AC AB =+或AC BC AB =+, 若BC AC AB =+,整理得:2518190a a ++=,此方程无解; 若AC BC AB =+,整理得:2518190a a ++=,此方程也无解。
所以不存在实数a ,使A 、B 、C 共线。
★抢分频道★基础巩固训练1.将空间直角坐标系(右手系)画在纸上时,我们通常将x 轴与y 轴,x 轴与z 轴所成的角画成( )A .090B .0135C .045D .075解析:选B2. 点(3,4,5)P 在yoz 平面上的投影点1P 的坐标是 ( )A .(3,0,0)B .(0,4,5)C .(3,0,5)D . (3,4,0) 解析:两点的纵坐标、竖坐标不变,选B3. 三棱锥ABC O -中,)3,0,0(),0,1,0(),0,0,2(),0,0,0(C B A O 此三棱锥的体积为( )A .1B .2C .3D . 6[解析] OC OB OA ,,两两垂直,13212131=⋅⋅⋅⋅=-ABC O V 4.(2007山东济宁模拟)设点B 是点A(2,-3,5)关于平面xOy 的对称点,则|AB|等于( )A .10B .10C .38D .38[解析] A点A(2,-3,5)关于平面xOy 的对称点为)5,3,2(--B ,10)]5(5[)]3(3[)22(222=--+---+-=AB5.(2007年湛江模拟)点)3,2,1(P 关于y 轴的对称点为1P , P 关于平面xOz 的对称点为2P ,则||21P P =[解析] )3,2,1(1--P ,)3,2,1(2-P ,56||21=∴P P6.正方体不在同一表面上的两顶点P (-1,2,-1),Q (3,-2,3),则正方体的体积是[解析] Q P ,Θ不共面,PQ ∴为正方体的一条对角线,34=PQ ,正方体的棱长为4,体积为64综合提高训练7.空间直角坐标系中,到坐标平面xOy ,xOz ,yOz 的距离分别为2,2,3的点有A.1个B.2个C.4个D.8个解析:8个。