知识要点-空间直角坐标系

1 7.1.2(1)平面直角坐标系--定义、x 轴、y 轴、原点、象限
一．【知识要点】 1.在平面内画两条互相垂直且有公共原点的数轴，就组成了平面直角坐标系。

其中，水平的数轴叫做x 轴或横轴，取向右为正方向；铅直的数轴叫做y 轴或纵轴，取向上为正方向；两轴的交点O （即公共的原点）叫做直角坐标系的原点；建立了直角坐标系的平面，叫做坐标平面。

为了便于描述坐标平面内点的位置，把坐标平面被x 轴和y 轴分割而成的四个部分，分别叫做第一象限、第二象限、第三象限、第四象限。

注意：x 轴和y 轴上的点，不属于任何象限。

二．【经典例题】
1．点Ａ（－３，０）在 轴上，点Ｂ（－２，－３）在第 象限
3.点A(－2，1)是平面直角坐标系中的一点，则点A 在（ ）
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
4.点P （x ，y ）在第四象限，且|x|=3，|y|=2，则P 点的坐标是 （ ） A (3,2) B (3,-2) C (-2,3) D (2,-3)
5．若点M （a+3，a ﹣2）在y 轴上，则点M 的坐标是________。

三．【题库】
【A 】
【B 】
1.已知：02)62(2=++-y x ，则A ),(y x 的坐标为（ ）
Ａ.（３，２）Ｂ.（３，－２）Ｃ.（－２，３）Ｄ.（－３，－２）
【C 】
【D 】
１. 已知，0=xy ，则点Ｐ),(y x 在坐标平面的位置是 .。

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)。

【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。

空间向量得坐标表示[本周重点]：空间右手直角坐标系，向量得坐标运算，夹角公式，距离公式。

[本周难点]：向量坐标得确定以及夹角公式，距离公式得应用。

[知识要点]：一、空间直角坐标系中空间向量得直角坐标表示在空间直角坐标系O一xyz中,以为单位正交基底, 对空间任一点A,对应向量,存在唯一一组有序实数组x、y、z，使，则在空间直角坐标系中，点A得坐标为(x,y,z)，其中x叫做点A 得横坐标；y叫做点A得纵坐标；z叫做点A得竖坐标、向量得坐标为(x,y,z)。

（1）空间直角坐标系就是在仿平面直角坐标系得基础上，选取空间任意一点O与一个单位正交基底（按右手系排列）建立得坐标系，做题选择坐标系时，应注意点O得任意性，原点O得选择要便于解决问题，既有利于作图直观性，又要尽可能使各点得坐标为正。

（2）空间任一点P得坐标确定得办法如下：作P在XOY平面上得射影点，求出在XOY 平面内得坐标（x，y，0），求出并确定符号即z，得坐标P（x，y，z）。

二、空间向量得直角坐标运算：设则(1) + =(a1+b1,a2+b2,a3+b3);(2) - =(a1-b1,a2-b2,a3-b3);(3) =a1b1+a2b2+a3b3、(4) // 或、(5) a1b1+a2b2+a3b3=0、(6)A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2),则三、夹角与距离公式：1、向量与得夹角：设则、注意：（1）夹角公式可以根据数量积得定义推出：，其中θ得范围就是(2)用此公式求异面直线所成角等角度时，要注意这些角度与θ得关系（相等，互余，互补）。

2、两点距离公式：设A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2)为空间两点，则两点间距离公式就是模长公式得推广，首先根据向量得减法推出向量得坐标表示，然后再用模长公式推出。

3、平面得法向量：如果表示向量得有向线段所在得直线垂直于平面α,则称这个向量垂直于平面α,记作、如果,那么向量叫做平面α得法向量四、利用向量得坐标理论完成解题得程序：建立空间直角坐标系O-xyz，对空间图形中得向量进行量化处理，用坐标(x,y,z)进行表示、利用坐标运算与图形得数量关系、位置关系之间得对应，完成解题过程、重点例题讲解：例1．已知空间三点A（—2，0，2），B（—1，1，2），C（—3，0，4）。

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 。

空间直角坐标系基底概念空间直角坐标系是一种常用的几何坐标系统，用于描述和定位物体在三维空间中的位置。

在这个坐标系中，我们使用三个互相垂直的轴来表示三个不同的方向，并且通过确定每个方向上的点的位置，可以精确地描述一个点在空间中的位置。

在空间直角坐标系中，我们还引入了基底的概念，它是表示这些方向的向量，并且使用基底来表示空间中的任意一个向量。

基底的定义基底是一组向量，用来表示空间直角坐标系中的各个方向。

在三维空间直角坐标系中，常用的基底是单位向量 i、j 和 k，分别表示 x、y 和 z 轴的方向。

这三个向量的长度都为 1，且相互垂直。

因此，可以用基底 i、j 和 k 来表示空间中的任意一个向量。

基底的表示在空间直角坐标系中，任意一个点的位置可以用一个三维向量来表示。

这个向量的每一个分量都表示该点在各个方向上的位移。

例如，如果一个点在 x、y 和 z方向的位移分别为 2、3 和 4，那么可以用向量 (2, 3, 4) 来表示这个点的位置。

在空间直角坐标系中，我们可以使用基底 i、j 和 k 来表示一个点的位置向量。

例如，如果一个点在 x 轴上的位移为 2，那么可以用向量 2i 来表示这个点的位置向量。

同样地，如果一个点在 y 轴上的位移为 3，那么可以用向量 3j 来表示这个点的位置向量。

这就是基底的作用，它们可以用来表示向量在各个方向上的分量。

向量的表示在空间直角坐标系中，向量可以用基底的线性组合表示。

例如，假设有一个向量 a，它在 x、y 和 z 方向上的分量分别为 2、3 和 4。

那么可以用向量 a = 2i + 3j +4k 来表示向量 a。

这表明向量 a 可以由基底 i、j 和 k 的线性组合表示。

使用基底的表示方法，可以将向量的加法和数量乘法等向量运算转化为基底的线性组合运算。

例如，向量 a 和向量 b 的和可以表示为 a + b = (2i + 3j + 4k) + (3i +2j + 1k) = 5i + 5j + 5k。

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〕.。

空间直角坐标系知识点空间直角坐标系是我们在学习数学、物理等科学领域常常遇到的一个重要概念。

它是一种表示三维空间中点位置的方法，通过三个相互垂直的坐标轴来确定点的位置。

本文将介绍空间直角坐标系的基本概念、坐标轴的方向以及一些常见的知识点。

一、空间直角坐标系的基本概念空间直角坐标系是由三个互相垂直的坐标轴构成的。

我们可以将这三个坐标轴分别标记为X轴、Y轴和Z轴。

在空间直角坐标系中，任意一个点的位置可以通过它在每一个坐标轴上的投影来确定。

在空间直角坐标系中，我们通常用（x，y，z）来表示一个点的坐标，其中x代表该点在X轴上的位置，y代表该点在Y轴上的位置，z代表该点在Z轴上的位置。

这三个坐标分别是实数。

二、坐标轴的方向在空间直角坐标系中，坐标轴的方向是固定的。

X轴的正方向为从左向右，Y轴的正方向为从下向上，Z轴的正方向为从后向前。

这个规定是为了统一表示、计算和解析几何的方向。

需要注意的是，不同的学科、领域可能对坐标轴的方向有所不同。

在一些物理学或工程学的问题中，X轴的正方向可能定义为从右向左，Y轴的正方向可能定义为从上向下，Z轴的正方向可能定义为从前向后。

因此，在应用空间直角坐标系时，我们需要根据具体问题确定坐标轴的方向。

三、常见的空间直角坐标系知识点1. 距离公式：在空间直角坐标系中，两点之间的距离可以通过勾股定理计算。

设两点分别为A（x1，y1，z1）和B（x2，y2，z2），则AB的距离为√((x2-x1)²+(y2-y1)²+(z2-z1)²)。

2. 坐标轴的平面：由X轴和Y轴组成的平面叫做XY平面，由X轴和Z轴组成的平面叫做XZ平面，由Y轴和Z轴组成的平面叫做YZ平面。

3. 坐标轴上的投影：在空间直角坐标系中，一个点在某个坐标轴上的投影就是它在该坐标轴上的坐标。

例如，一个点的投影坐标为（x，y，0），表示该点在XY平面上。

4. 坐标轴的正向和负向：在一个坐标轴上，正向是指从原点指向无穷大的方向，负向是指从原点指向负无穷大的方向。