空间直角坐标系空间两点间的距离公式
人教A版高中数学必修2《4.3空间直角坐标系 4.3.2 空间两点间的距离公式》_10
4.3.2 空间两点间的距离公式整体设计教学分析平面直角坐标系中,两点之间的距离公式是学生已学的知识,不难把平面上的知识推广到空间,遵循从易到难、从特殊到一般的认识过程,利用类比的思想方法,借助勾股定理得到空间任意一点到原点的距离;从平面直角坐标系中的方程x 2+y 2=r 2表示以原点为圆心,r 为半径的圆,推广到空间直角坐标系中的方程x 2+y 2+z 2=r 2表示以原点为球心,r 为半径的球面.学生是不难接受的,这不仅不增加学生负担,还会提高学生学习的兴趣.三维目标1.掌握空间两点间的距离公式,会用空间两点间的距离公式解决问题.2.通过探究空间两点间的距离公式,灵活运用公式,初步意识到将空间问题转化为平面问题是解决问题的基本思想方法,培养类比、迁移和化归的能力.3.通过棱与坐标轴平行的特殊长方体的顶点的坐标,类比平面中两点之间的距离的求法,探索并得出空间两点间的距离公式,充分体会数形结合的思想,培养积极参与、大胆探索的精神. 重点难点教学重点：空间两点间的距离公式.教学难点:一般情况下,空间两点间的距离公式的推导.课时安排1课时教学过程导入新课思路1.距离是几何中的基本度量,几何问题和一些实际问题经常涉及距离,如飞机和轮船的航线的设计,它虽不是直线距离,但也涉及两点之间的距离,一些建筑设计也要计算空间两点之间的距离,那么如何计算空间两点之间的距离呢?这就是我们本堂课的主要内容.思路2.我们知道,数轴上两点间的距离是两点的坐标之差的绝对值,即d=|x 1-x 2|；平面直角坐标系中,两点之间的距离是d=212212)()(y y x x -+-.同学们想,在空间直角坐标系中,两点之间的距离应怎样计算呢？又有什么样的公式呢？因此我们学习空间两点间的距离公式. 推进新课新知探究提出问题①平面直角坐标系中,两点之间的距离公式是什么？它是如何推导的？②设A(x,y,z)是空间任意一点,它到原点的距离是多少？应怎样计算？③给你一块砖,你如何量出它的对角线长,说明你的依据.④同学们想,在空间直角坐标系中,你猜想空间两点之间的距离应怎样计算？⑤平面直角坐标系中的方程x 2+y 2=r 2表示什么图形？在空间中方程x 2+y 2+z 2=r 2表示什么图形？⑥试根据②③推导两点之间的距离公式.活动：学生回忆,教师引导,教师提问,学生回答,学生之间可以相互交流讨论,学生有困难教师点拨.教师引导学生考虑解决问题的思路,要全面考虑,大胆猜想,发散思维.①学生回忆学过的数学知识,回想当时的推导过程；②解决这一问题,可以采取转化的方法,转化成我们学习的立体几何知识来解；③首先考虑问题的实际意义,直接度量,显然是不可以的,我们可以转化为立体几何的方法,也就是求长方体的对角线长.④回顾平面直角坐标系中,两点之间的距离公式,可类比猜想相应的公式；⑤学生回忆刚刚学过的知识,大胆类比和猜想;⑥利用③的道理,结合空间直角坐标系和立体几何知识,进行推导.讨论结果：①平面直角坐标系中,两点之间的距离公式是d=212212)()(y y x x -+-,它是利用直角三角形和勾股定理来推导的.图1②如图1,设A(x,y,z)是空间任意一点,过A 作AB ⊥xOy 平面,垂足为B,过B 分别作BD ⊥x 轴,BE ⊥y 轴,垂足分别为D,E.根据坐标的含义知,AB=z,BD=x,BE=OD=y,由于三角形ABO 、BOD 是直角三角形,所以BO 2=BD 2+OD 2,AO 2=AB 2+BO 2=AB 2+BD 2+OD 2=z 2+x 2+y 2,因此A 到原点的距离是d=222z y x ++.③利用求长方体的对角线长的方法,分别量出这块砖的三条棱长,然后根据对角线长的平方等于三条边长的平方的和来算.④由于平面直角坐标系中,两点之间的距离公式是d=212212)()(y y x x -+-,是同名坐标的差的平方的和再开方,所以我们猜想,空间两点之间的距离公式是d=212212212)()()(z z y y x x -+-+-,即在原来的基础上,加上纵坐标差的平方.⑤平面直角坐标系中的方程x 2+y 2=r 2表示以原点为圆心,r 为半径的圆;在空间x 2+y 2+z 2=r 2表示以原点为球心,r 为半径的球面;后者正是前者的推广.图2⑥如图2,设P 1(x 1,y 1,z 1),P 2(x 2,y 2,z 2)是空间中任意两点,我们来计算这两点之间的距离. 我们分别过P 1P 2作xOy 平面的垂线,垂足是M,N,则M(x 1,y 1,0),N(x 2,y 2,0),于是可以求出|MN|=212212)()(y y x x -+-.再过点P 1作P 1H ⊥P 2N,垂足为H,则|MP 1|=|z 1|,|NP 2|=|z 2|,所以|HP 2|=|z 2-z 1|.在Rt △P 1HP 2中,|P 1H|=|MN|=212212)()(y y x x -+-,根据勾股定理,得|P 1P 2|=2221||||HP H P +=221221221)()()(z z y y x x -+-+-.因此空间中点P 1(x 1,y 1,z 1),P 2(x 2,y 2,z 2)之间的距离为|P 1P 2|=221221221)()()(z z y y x x -+-+-. 于是空间两点之间的距离公式是d=212212212)()()(z z y y x x -+-+-.它是同名坐标的差的平方的和的算术平方根.应用示例例1 已知A(3,3,1),B(1,0,5),求：(1)线段AB 的中点坐标和长度；(2)到A,B 两点的距离相等的点P(x,y,z)的坐标满足的条件.活动：学生审题,教师引导学生分析解题思路,已知的两点A 、B 都是空间直角坐标系中的点,我们直接利用空间两点间的距离公式求解即可.知识本身不难,但是我们计算的时候必须认真,决不能因为粗心导致结果错误.解:(1)设M(x,y,z)是线段AB 的中点,则根据中点坐标公式得 x=213+=2,y=203+=23,z=215+=3.所以AB 的中点坐标为(2,23,3). 根据两点间距离公式,得 d(A,B)=29)15()30()31(222=-+-+-,所以AB 的长度为29.(2)因为点P(x,y,z)到A,B 的距离相等,所以有下面等式： 222222)5()0()1()1()3()3(-+-+-=-+-+-z y x z y x .化简得4x+6y-8z+7=0,因此,到A,B 两点的距离相等的点P(x,y,z)的坐标满足的条件是4x+6y-8z+7=0.点评:通过本题我们可以得出以下两点：①空间两点连成的线段中点坐标公式和两点间的距离公式是平面上中点坐标公式和两点间的距离公式的推广,而平面上中点坐标公式和两点间的距离公式又可看成空间中点坐标公式和两点间的距离公式的特例.②到A,B 两点的距离相等的点P(x,y,z)构成的集合就是线段AB 的中垂面.变式训练在z 轴上求一点M,使点M 到点A(1,0,2),B(1,-3,1)的距离相等.解:设M(0,0,z),由题意得|MA|=|MB|,2222222)1()30()30()10()2()00()10(-+++++-=++-+-z z ,整理并化简,得z=-3,所以M(0,0,-3).例2 证明以A(4,3,1),B(7,1,2),C(5,2,3)为顶点的△ABC 是一等腰三角形.活动：学生审题,教师引导学生分析解题思路,证明△ABC 是一等腰三角形,只需求出|AB|,|BC|,|CA|的长,根据边长来确定.证明：由两点间距离公式得： |AB|=,72)12()31()47(222=-+-+- |BC|=6)23()12()75(222=-+-+-, |CA|=6)31()23()54(222=-+-+-.由于|BC|=|CA|=6,所以△ABC 是一等腰三角形.点评:判断三角形的形状一般是根据边长来实现的,因此解决问题的关键是通过两点间的距离公式求出边长.变式训练三角形△ABC 的三个顶点坐标为A(1,-2,-3),B(-1,-1,-1),C(0,0,-5),试证明△ABC 是一直角三角形.活动：学生先思考或交流,然后解答,教师及时提示引导,要判定△ABC 是一直角三角形,只需求出|AB|,|BC|,|CA|的长,利用勾股定理的逆定理来判定.解:因为三个顶点坐标为A(1,-2,-3),B(-1,-1,-1),C(0,0,-5),所以 |AB|=222)13()12()11(+-++-++=3, |BC|=23)15()10()10(222=+-++++, |CA|=222)53()02()01(+-+--+-=3.又因为|AB|2+|CA|2=|BC|2,所以△ABC 是直角三角形.例3 已知A(x,5-x,2x-1),B(1,x+2,2-x),则|AB|的最小值为( )A.0B.735C.75D.78 活动：学生阅读题目,思考解决问题的方法,教师提示,要求|AB|的最小值,首先我们需要根据空间两点间的距离公式表示出|AB|,然后再根据一元二次方程求最值的方法得出|AB|的最小值. 解析:|AB|=222)33()23()1(-+-+-x x x =1932142+-x x =73575)78(142≥+-x . 当x=78时,|AB|的最小值为735. 故正确选项为B.答案：B点评:利用空间两点间的距离公式转化为关于x 的二次函数求最值是常用的方法. 知能训练课本本节练习1、2、3、4.拓展提升已知三棱锥P —ABC(如图4),PA ⊥平面ABC,在某个空间直角坐标系中,B(3m,m,0),C(0,2m,0),P(0,0,2n),画出这个空间直角坐标系并求出直线AB 与x 轴所成的较小的角.图3解:根据已知条件,画空间直角坐标系如图3：以射线AC 为y 轴正方向,射线AP 为z 轴正方向,A 为坐标原点建立空间直角坐标系O —xyz,过点B 作BE ⊥Ox,垂足为E,∵B(3m,m,0),∴E(3m,0,0).在Rt △AEB 中,∠AEB=90°,|AE|=3m,|EB|=m,∴tan ∠BAE=mm AE EB 3|||| =33.∴∠BAE=30°, 即直线AB 与x 轴所成的较小的角为30°.课堂小结1.空间两点间的距离公式的推导与理解.2.空间两点间的距离公式的应用.3.建立适当的空间直角坐标系,综合利用两点间的距离公式.作业习题4.3 A 组3,B 组1、2、3.设计感想本节课从平面直角坐标系中两点之间的距离公式入手,创设问题情景,不难把平面上的知识推广到空间,遵循从易到难、从特殊到一般的认识过程,利用类比的思想方法,借助勾股定理得到空间任意一点到原点的距离.为了培养学生的理性思维,在例题中,设计了由特殊到一般的学习思路,培养学生的归纳概括能力.在问题的设计中,用一题多解的探究,纵向挖掘知识深度,横向加强知识间的联系,培养了学生的创新精神,本节课的设计通过适当的创设情境,调动学生的学习兴趣.本节课以问题为纽带,以探究活动为载体,使学生在问题的指引下、教师的指导下把探究活动层层展开、步步深入,充分体现以教师为主导,以学生为主体的指导思想.把学生学习知识的过程转变为学生观察问题、发现问题、分析问题、解决问题的过程,提高了能力、培养了兴趣、增强了信心.。
4.3空间直角坐标系及其空间两点间的距离公式
B1
D
A
C
B
探究1：与坐标原点的距离公式
4.3 空间直角坐标系
主要内容
4.3.1 空间直角坐标系 4.3.2 空间两点间的距离公式
4.3.1 空间直角坐标系
问题引入
1．数轴Ox上的点M，用代数的方法怎样表示呢？
数轴Ox上的点M，可用与它对应的实数x表示；
M
O
x
x
2．直角坐标平面上的点M，怎样表示呢？
直角坐标平面上的点M，可用 y
一对有序实数(x，y)表示．
Ｐ（x，0，０） Ｐ（０，y，０） Ｐ（０，0，z） Ｐ（x，y，０） Ｐ（x，0，z） Ｐ（０，y，z）
知识小结
空间直角坐标系
点在空间直角坐标系中的坐标 1.学会建立空间直角坐标系 2.学会用空间直角坐标系表示空间点的坐标
4.3.2 空间两点间的距离公式
问题提出 1.在平面直角坐标系中两点间的距离公式是什么？
例1 在长方体OABC DABC中，OA 3, OC 4, OD 2,
写出D,C, A, B四点的坐标。 z
D'
A'
C'
B'
O A x
Cy B
解：点B’在平面上的射影是B，因此它的横坐标x与纵坐 标y同点B的横坐标x与纵坐标y 相同．在xOy平面上，点B 横 坐标x=3，纵坐标y=4；点B’在z轴上的射影是D’，它的竖坐标 与点D’的竖坐标相同，点D’的竖坐标z=2．
y A(x,y)
Ox
x
3．怎样确切的表示室内灯泡的位置？
4．空间中的点M用代数的方法又怎样表示呢？ 当建立空间直角坐标系后，空间中的点M，可以 用有序实数（x，y，z）表示．
空间中两点之间的距离公式
空间中两点之间的距离公式
距离是空间中两点之间的实际距离，我们常用距离公式来表示两点之间的距离。
距离公式是指计算两点之间距离的公式，主要是三维空间中的点之间的距离。
三维空间中，任意两点之间的距离公式为：
d=√((x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2)
其中，d为两点之间的距离，x1、y1、z1为第一个点的坐标，x2、y2、z2为第二个点的坐标。
二维空间中，任意两点之间的距离公式为：
d=√((x2-x1)2+(y2-y1)2)
其中，d为两点之间的距离，x1、y1为第一个点的坐标，x2、y2为第二个点的坐标。
一维空间中，任意两点之间的距离公式为：
d=|x2-x1|
其中，d为两点之间的距离，x1、x2为第一个点和第二个点的坐标。
以上就是距离公式的基本内容，它可以帮助我们更准确地计算两点之间的距离，从而更好地理解空间关系。
距离是一个重要的概念，它可以帮助我们更好地理解空间中的物理现象，比如，我们可以使用距离公式来计算太阳与地球之间的距离，从而更准确地推断太阳系的大小和结构等。
此外，距离公式也可以用于物理、几何等学科，以及地理、气象等学科。
距离公式是一个重要的概念，它可以帮助我们更准确地计算两点之间的距离，从而帮助我们更好地理解空间关系，并用于不同学科中。
空间直角坐标系 、空间两点间的距离公式课件
由 B1 在 xOy 平面内的射影为 B(3,5,0)， ∴B1 的横坐标为 3，纵坐标为 5， ∵B1 在 z 轴上的射影为 D1(0,0,4)， ∴B1 的竖坐标为 4，∴B1(3,5,4)．
1．建立空间直角坐标系时应遵循的两个原则： (1)让尽可能多的点落在坐标轴上或坐标平面上． (2)充分利用几何图形的对称性． 2．求某点 M 的坐标的方法： 作 MM′垂直平面 xOy，垂足 M′，求 M′的横坐标 x， 纵坐标 y，即点 M 的横坐标 x，纵坐标 y，再求 M 点在 z 轴上 射影的竖坐标 z，即为 M 点的竖坐标 z，于是得到 M 点坐标 (x，y，z)．
求对称点的坐标
求点 A(1,2，－1)关于坐标平面 xOy 及 x 轴对称 的点的坐标．
【思路探究】 解决本题的关键是明确关于各坐标轴， 各坐标平面对称的两点的坐标的关系，可借助于图形．
Hale Waihona Puke 【自主解答】 如图所示，过 A 作 AM⊥xOy 交平面于 M， 并延长到 C，使 AM＝CM，则 A 与 C 关于坐标平面 xOy 对称， 且 C(1,2,1)．
空间两点间的距离公式 【问题导思】 如图，在长方体 ABCD－A1B1C1D1 中，若长方体的长、 宽、高分别为 a，b，c，则其对角线 AC1 的长等于多少？
【提示】 a2＋b2＋c2.
空间两点间的距离公式
(1)在空间中，点 P(x，y，z)到坐标原点 O 的距离|OP| ＝ x2＋y2＋z2 .
过 A 作 AN⊥x 轴于 N 并延长到点 B，使 AN＝NB， 则 A 与 B 关于 x 轴对称且 B(1，－2,1)． ∴A(1,2，－1)关于坐标平面 xOy 对称的点 C(1,2,1)； A(1,2，－1)关于 x 轴对称的点 B(1，－2,1)．
空间两点间距离公式
距离公式？
z
1、设
O(0,0,0),P(x0,y0,z0)
则
OP
o A
OA 2 OB 2 OC 2 x
P C y
B
x02 y02 z02
2、空间任意两点A(x1,y1,z1),P(x2,y2,z2)
作长方体使AP为 长方体的对角线
z
由已知得： C(x2,y1,z1),
P A
B(x2,y2 ,z1)
x 1, 所求点 (1,0,0), (1,0,0). 为
例4.平面上到坐标原点的距离为１的点的
轨迹是单位圆，其方程
为 x2 y2 1
．
在空间中，到坐标原点的距离为１
的点的轨迹是什么？试写出它的方程．
x2 y2 z2 1
轨迹是球面
练3:设A(3,3,1),B(1,-1,5),C(0,1,0),则AB
的中点M到C的距离为____1_3____
分析：介绍空间直角坐标系中的中点坐标 公式；
已知点A(x1,y1,z1),点B(x2,y2,z2) 则线段AB中点C的坐标是
X= 1 (X1+X2)
2 1
Z= 2 (z1+z2)
y=
1 2
(y1+y2)
M(2,1,3)
例5：如图：M—OAB是棱长为a的正四 面体，顶点M在底面OAB上的射影为H， 分别求出点B、H、M的坐标
(9,0,0)或(-1,0,0)
例２：在xoy平面内的直线x+y=1上确定 一点M，使M到N(6,5,1)的距离最小 略解：设M(x,1-x,0),利用距离公式构造 出一个二次函数后求最值
MN (x 6)2 (1 x 5)2 (1 0)2
坐标系的两点距离公式
坐标系的两点距离公式在几何学中，坐标系用来描述平面或者空间中的点的位置。
坐标系可以是直角坐标系、极坐标系等等。
当我们在坐标系中有两个点的坐标时，我们经常需要计算这两个点之间的距离。
幸运的是，对于直角坐标系，我们有一种简单而常用的公式来计算两点之间的距离，称为两点距离公式。
1. 二维空间中的两点距离公式考虑一个二维直角坐标系中的两点A(x1, y1)和B(x2, y2)，我们可以使用勾股定理来计算它们之间的距离。
勾股定理指出，在一个直角三角形中，斜边的长度等于两个直角边的平方和的平方根。
根据勾股定理，我们可以得到两点距离公式如下：d = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)²)在这个公式中，d表示点A和点B之间的距离。
为了更好地理解这个公式，我们来看一个具体的例子。
假设有两个点A(3, 4)和B(7, 2)，我们可以使用两点距离公式来计算它们之间的距离。
d = √((7 - 3)² + (2 - 4)²) = √(4² + (-2)²) = √(16 + 4) = √20 ≈ 4.47所以，点A和点B之间的距离约为4.47个单位。
2. 三维空间中的两点距离公式类似地，我们也可以推导出三维空间中两点距离的公式。
考虑一个三维直角坐标系中的两点A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)，我们可以使用类似的方式来计算它们之间的距离。
三维空间中的两点距离公式如下：d = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)² + (z2 - z1)²)同样，d表示点A和点B之间的距离。
让我们用一个例子来更好地理解这个公式。
假设有两个点A(1, 2, 3)和B(4, 5, 6)，我们可以使用两点距离公式来计算它们之间的距离。
d = √((4 - 1)² + (5 - 2)² + (6 - 3)²) = √(3² + 3² + 3²) = √(9 + 9 + 9) = √27 ≈ 5.20所以，点A和点B之间的距离约为5.20个单位。
4-3-1、2 空间直角坐标系 空间两点间的距离公式
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新课引入
飞机的飞行速度是很快的，即使是民航飞机，也有超音 速，这就说明有很多飞机的时速在1 000 km以上，全世界的飞 机非常多，这些飞机在天空中风驰电掣，速度是如此的快， 不是很容易撞机吗？我们如何确定一架飞机在空中的位置 呢？
第四章
4．3.1 空间直角坐标系 4．3.2 空间两点间的距离公式
第四章 圆的方程
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课前自主预习 思路方法技巧 名师辨误做答
基础巩固训练 能力强化提升
第四章 4.3 4.3.1 、2
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[答案] C
第四章 4.3 4.3.1 、2
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[解析] 根据空间中点坐标公式，可得中点坐标为 (1＋2 3，4－2 2，－32＋5)，即(2,1,1)．
本书建立的坐标系都是右手直角坐标系，即 在空间直角坐标系中，让右手拇指指向x轴的 说 正方向，食指指向y轴的正方向，如果中指指 明 向z轴的正方向，则称这个坐标系为右手直角 坐标系.
第四章 4.3 4.3.1 、2
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[破疑点]将空间直角坐标系画在纸上时， ①x轴与y轴成135°(或45°)，x轴与z轴成135°(或45°)； ②y轴垂直于z轴，y轴和z轴的单位长相等，x轴上的单位 长则等于y轴单位长的12.
2．坐标
第四章 4.3 4.3.1 、2
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两点之间的距离公式
两点之间的距离公式两点之间的距离是一个非常重要的概念，它在很多科学领域都是必不可少的，可以帮助我们更好地理解和描述我们的世界。
按照不同的定义，两点之间的距离可以定义为点间的直线距离，面积距离，地理距离，信息距离等。
其中最常见的就是点间的直线距离，也被称为直角坐标系中的直线路径距离。
它是一个简单的距离，可以用来衡量任意两个点之间的距离。
在数学中，两点之间的距离是通过一个简单的数学公式计算出来的，这个公式就是所谓的“两点之间的距离公式”，它是这样的：d=√[(x2-x1)2+(y2-y1)2]其中d表示两点之间的距离，x1、x2表示两个点的横坐标，y1、y2表示两个点的纵坐标。
这个公式很容易理解，只要简单地分析一下，就能得出它的含义。
比如，当x1=x2时，显然d=0，这就表明两个点的横坐标相等，所以两点之间的距离为零。
当两个点之间的距离不为零时，可以进一步分析这个公式，发现它反映了构成这两点之间距离的横纵向坐标之间的关系，也就是说，若两点的横坐标相等，且纵坐标相等，则两点之间的距离为零；若横坐标不同，则两点的距离为点的横坐标差值；若纵坐标不同，则两点的距离为点的纵坐标差值；若横纵坐标都不同，则两点的距离为此公式计算出来的路径距离。
这个公式广泛用于研究空间结构，如空间物理学和地理学，它也被广泛用于工程、科学、机械、技术、电子等领域。
比如，建筑设计中，可以使用它来测量建筑物之间的距离；电子工程中使用它来计算电子元件之间的距离；机械工程中可以使用它来计算机械设备之间的距离；科学研究中可以用它来测量星球之间的距离，以及分析空间结构的属性等。
此外，两点之间的距离公式还在涉及图的算法中得到了广泛的应用。
比如，最短路径算法是一种常见的图算法，它用来解决在连接着各个节点和边的图中，从某个节点到另一个节点的最短路径问题。
这个最短路径算法就是基于两点之间的距离公式，来计算任意两点之间的距离，再根据距离来判断最短路径。
上面我们简要介绍了两点之间的距离公式，可以看出，它是一个非常有用的公式，广泛应用于许多领域，可以为我们的生活和工作带来极大的方便。
空间直角坐标系两点间距离公式
空间直角坐标系两点间距离公式
三维直角坐标系两点之间的距离公式非常重要，它是用来计算位于同一坐标系
下两点之间的距离。
公式形式如下：
距离＝√（（x1-x2）的平方 + （y1 - y2）的平方 + （z1 - z2）的平方）
该公式也叫欧氏距离。
它是基于欧氏空间定义的一种距离。
欧式空间中的点可
以用n维实数向量来表示，n表示维度，实数表示该维度上点的位置。
因此，欧氏
空间中的任意两点之间的距离是它们每个维度上对应坐标之差的平方和。
在三维空间中，n=3，其距离公式就变成了我们常见的三维直角坐标系两点间距离公式。
三维直角坐标系两点间距离公式的计算方法很简单，只要计算两个点的坐标值，把它们填入公式中即可求得两个点之间的距离。
计算机可以通过程序实现对三维直角坐标系两点间距离公式的自动计算，以及两个坐标之间的距离的快速查询，这样方便了工程中测量实际物体距离和运算求得物体位置之间的距离。
总之，三维直角坐标系两点间距离公式是非常重要的，它是空间几何距离测量
的基础，可用来计算空间中的距离，发挥着对工程的重要作用。
空间直角坐标系公式
空间直角坐标系公式引言：空间直角坐标系是描述空间中点位置的常用工具，它通过三个相互垂直的坐标轴来确定一个点的位置。
本文将介绍空间直角坐标系的公式及其应用。
一、空间直角坐标系的定义空间直角坐标系是由三个相互垂直的坐标轴组成，分别是x轴、y 轴和z轴。
这三个轴的交点被定义为原点O，它们的方向和长度可以任意确定。
二、空间直角坐标系的公式在空间直角坐标系中，每个点的位置可以通过三个坐标值来表示，分别是x坐标、y坐标和z坐标。
假设某点的坐标为(x, y, z)，那么它与坐标轴的关系可以通过以下公式来表示：1. x轴上的投影：P(x, 0, 0)2. y轴上的投影：P(0, y, 0)3. z轴上的投影：P(0, 0, z)4. 坐标原点O：P(0, 0, 0)三、空间直角坐标系的应用空间直角坐标系广泛应用于物理学、几何学和工程学等领域。
下面将介绍一些常见的应用。
1. 点的距离计算在空间直角坐标系中，两点之间的距离可以通过勾股定理来计算。
假设两点分别为A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)，它们之间的距离d 可以通过以下公式计算：d = √((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2)2. 点的中点计算在空间直角坐标系中，两点之间的中点坐标可以通过以下公式计算：中点坐标 = ((x1 + x2) / 2, (y1 + y2) / 2, (z1 + z2) / 2)3. 点的划分比例计算在空间直角坐标系中，可以通过给定两点和一个比例来计算划分点的坐标。
假设两点为A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)，要求划分比例为m:n，划分点的坐标为P(x, y, z)。
可以通过以下公式计算：x = (mx2 + nx1) / (m + n)y = (my2 + ny1) / (m + n)z = (mz2 + nz1) / (m + n)4. 直线的方程计算在空间直角坐标系中，可以通过给定一点和一个方向向量来计算直线的方程。
课件8：4.3.1 空间直角坐标系~4.3.2 空间两点间距离公式
2．坐标 如图所示，设点 M 为空间直角坐标系中的一个定点， 过点 M 分别作垂直于 x 轴、y 轴和 z 轴的___平__面_____， 依次交 x 轴、y 轴和 z 轴于点 P、Q 和 R.设点 P、Q 和 R 在 x 轴，y 轴和 z 轴上的坐标分别是 x、y 和 z，
那么点 M 就和有序实数组(x，y，z)是_一__一___对__应____的关系， 有序实数组___(x_，__y_，__z_)__叫做点 M 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
【解析】 |AB|＝ (－3－2)2＋(4＋1)2＋(0－6)2＝ 86.
3．点 A 在 z 轴上，它到点(2 2， 5，1)的距离是 13， 则点 A 的坐标是 ( C ) A．(0,0，－1) B．(0,1,1) C．(0,0,1) D．(0,0,13)
【解析】 设点 A 的坐标为(0,0，z)， ∵点 A 到点(2 2， 5，1)的距离是 13， ∴(2 2－0)2＋( 5－0)2＋(z－1)2＝13，解得 z＝1， 故点 A 的坐标为(0,0,1)．
B．(－1，－2，－4)
C．(1,2，－4)
D．(1，－2,4)
【解析】 关于x轴对称的点的纵坐标、竖坐标变为原来
的相反数，故选A．
3．如下图所示，正方体 ABCD－A1B1C1D1 的棱长为 1， 则点 B1 的坐标是( C )
A．(1,0,0) C．(1,1,1)
B．(1,0,1) D．(1,1,0)
设 D(x，y,0)，
在 Rt△AOC 中，|OA|＝2，|OC|＝3，|AC|＝ 13，
直角坐标系公式大全
直角坐标系公式大全直角坐标系是一种描述平面或空间中点位置的方法，它使用两个相互垂直的坐标轴来确定一个点的位置。
在直角坐标系中，每个点都可以表示为一个有序数对(x, y) 或一个有序的数三元组 (x, y, z)，其中 x、y 和 z 分别表示该点在 x 轴、y 轴和z 轴上的坐标。
下面是一些常见的直角坐标系公式。
距离公式计算两点间的距离是直角坐标系中最基本的求解问题之一。
给定两点 A(x1, y1) 和 B(x2, y2)，它们之间的距离可以使用以下公式计算：距离 = sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2)如果在三维空间中，给定两点 A(x1, y1, z1) 和 B(x2, y2, z2)，它们之间的距离可以使用以下公式计算：距离 = sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2)中点公式中点公式用于计算两点连线的中点位置。
给定两点 A(x1, y1) 和 B(x2, y2)，连接点 A 和 B 的线段的中点坐标可以使用以下公式计算：中点坐标 = ((x1 + x2) / 2, (y1 + y2) / 2)如果在三维空间中，给定两点 A(x1, y1, z1) 和 B(x2, y2, z2)，连接点 A 和 B 的线段的中点坐标可以使用以下公式计算：中点坐标 = ((x1 + x2) / 2, (y1 + y2) / 2, (z1 + z2) / 2)斜率公式斜率公式用于计算两点间连线的斜率。
给定两点 A(x1, y1) 和 B(x2, y2)，它们之间连线的斜率可以使用以下公式计算：斜率 = (y2 - y1) / (x2 - x1)面积公式在直角坐标系中，计算平面图形的面积是一个常见的应用。
以下是一些常见图形的面积公式：•矩形的面积：给定矩形的长 a 和宽 b，矩形的面积可以使用以下公式计算：面积 = a * b•正方形的面积：给定正方形的边长 a，正方形的面积可以使用以下公式计算：面积 = a^2•圆的面积：给定圆的半径 r，圆的面积可以使用以下公式计算：面积= pi * r^2•三角形的面积：给定三角形的底边长 a 和高 h，三角形的面积可以使用以下公式计算：面积 = (a * h) / 2弧长公式在直角坐标系中，计算圆的弧长也是一个常见的应用。
空间直角坐标系及空间两点的距离公式[K]
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D1
2 2 2 AD AA AC 1 AB 1
C1
A1
B1
D
C
B
A
引申:
C
z
O
P
B
A
y
x
原点 O （ 0 ， 0 ， 0 ）到 P （ x0, y0, z0) 的距离 | OP | | OA | | OB | | OC |
、
课堂小结:
1、空间直角坐标系的建立及特点
2、空间两点间的距离公式
z
在平面xOy的点有哪些?
这些点的坐标有什么共性?
A' B' A B C C' D'
A（0，0，0）
A’（0，0，5）
B（12，0，0） B’（12，0，5）
D
y
C（12，8，0） C’（12，8，5）
D（0，8，0）
D’（0，8，5）
x
例题选讲:
例2
如图，长方体ABCD-A′B′C′D′的边长为 AB=12， AD=8，AA′=5.以这个长方体的顶点A为坐标原点，射 线AB，AD，AA′分别为，x轴、y轴和z轴的正半轴， 建立空间直角 坐标系，求长方体各个顶点的坐标。
xOy平面
x
知识点:
三个坐标平面把空间分为八部分，每一部分称为一个卦限。 在坐标平面xoy上方，分别对应该坐标平面上四个象限的卦 限，称为第Ⅰ、第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ；在下方的卦限称为第Ⅴ、 第Ⅵ、第Ⅶ、第Ⅷ卦限。 在每个卦限内，点的坐标各分量的符号是不变的。例如在第 Ⅰ卦限，三个坐标分量x,y,z都为正数；在第Ⅱ卦限，x负数， y,z都为正数。
空间直角坐标系点到线的距离公式
空间直角坐标系点到线的距离公式
空间直角坐标系点到线的距离公式，是指根据空间直角坐标系中两点确定直线公式，可以求出一点到某条直线的距离。
先来看一下空间直角坐标系中两点确定直线的公式，两点确定直线的斜率，即斜率公式。
将直线改写为Ax+By+C=0的标准格式形式，其中A=y2-y1, B=x1-x2, C=x2y1-x1y2。
再来看空间直角坐标系点到线的距离公式：
空间直角坐标系点(x0,y0)到 Ax+By+C=0的直线的距离d=
|A*x0+B*y0+C|/sqrt(A*A+B*B)。
其中sqrt(A*A+B*B)为该直线的斜率的平方根。
即空间直角坐标系点到线的距离就是该点坐标替换入点到直线的距离的公式的值。
空间直角坐标系点到线的距离公式，可用于在计算机视觉、机器人导航等非常重要的领域。
在机器人导航中，可通过该公式来判断机器人与障碍物之间的距离，从而实现为机器人自动避障。
计算机视觉技术中，可通过该公式进行物体的跟踪，为自动场景拍摄、停车辅助等应用提供技术支撑。
从上面可以看出，空间直角坐标系点到线的距离，在计算机视觉和机器人导航等领域，有着重要的应用价值，而了解并能够使用这个公式，也有助于提高我们的知识水平，提高我们的工程能力。
空间直角坐标系、空间两点间的距离公式 课件
由 H 作 HK⊥CG 于 K，由于 H 为 C1G 的中点． 故 HK＝12，CK＝18，∴DK＝78， 故 H 点坐标为0，78，12.
[规律方法] 求某点 P 的坐标的方法 先找到点 P 在 xOy 平面上的射影 M，过点 M 向 x 轴作垂线，确定垂足 N.其中|ON|，|NM|，|MP|即为点 P 坐标的绝对值，再按 O→N→M→P 确定相 应坐标的符号与坐标轴同向为正，反向为负，即可得到相应的点 P 的坐标. 提醒：求某点的坐标时，一般先找出这一点在某一坐标平面上的射影， 确定其两个坐标，再找出它在另一轴上的射影或者通过它到这个坐标平面的 距离加上正负号，确定第三个坐标.
|MN|＝
32－1
2
＋3－12＋1－22
＝
21 2.
[规律方法] 利用空间两点间的距离公式求线段长度问题的一般步骤为：
3．空间两点 P1(1,2,3)，P2(3,2,1)之间的距离为________． 2 2 [|P1P2|＝ 1－32＋2－22＋3－12＝ 4＋4＝2 2.]
空间中点的坐标的确定
在棱长为 1 的正方体 ABCD-A1B1C1D1 中，E，F 分别是 D1D， BD 的中点，G 在棱 CD 上，且 CG＝14CD，H 为 C1G 的中点，试建立适当的 坐标系，写出 E，F，G，H 的坐标.
(2)由于点 P 关于 xOy 平面对称后，它在 x 轴、y 轴的分量不变，在 z 轴 的分量变为原来的相反数，所以对称点为 P2(－2,1,－4)．
(3)设对称点为 P3(x，y，z)，则点 M 为线段 PP3 的中点， 由中点坐标公式，可得 x＝2×2－(－2)＝6， y＝2×(－1)－1＝－3，z＝2×(－4)－4＝－12， 所以 P3(6,－3,－12)．