几何矢量-向量代数与空间解析几何
高等数学二第一章向量代数与空间解析几何
在 z 轴上, 则 x = y = 0
2.空间向量的坐标表示
(1)起点在原点的向量OM
z z
C
设点 M (x, y,z)
以 i, j, k分别表示沿x, y, z轴 正向的单位向量, 称为基本单位 向量.
ok xi xA
j
M yB y N
OM = OA + AN +NM
a,
b
(起点同).
b
(a,b)
规定：
a
a,
b正向间位于0到之间的那个夹角为
a,
b
的夹角,
记(1)为若(aa,, bb)同或向(，b,则a) (a,b) 0
(2) (3)
若 若
a , a ,
bb不反平向行，，则则(a(a,b,b))(0,
有MC
=
1 2
(a
b)
MA
又
b
= MC a = BD
=
1 2
(a
2MD
b)
D
b
A
a
有MD
=
1 2
(b
MB = MD
a)
1 2
(b
a)
1 2
(a
b)
C M
B
(四) 向量在轴上的投影
1. 点在轴上投影
设有空间一点A及轴
A
u, 过A作u轴的垂直平面,
即: (4 0)2 (1 0)2 (7 z)2
(3 0)2 (5 0)2 (2 z)2
解得:
z
07第七章向量代数与空间解析几何
y
O
z
x
a
图7－11
2 用坐标表示向量的线性运算
3.用坐标表示向量平行的充要条件
四、 用坐标表示向量的模和方向余弦
y
z
x
P
Q
R
图7－12
M2
M1
第二节 向量的乘法运算
F
s
图7-13
1. 数量积的定义
图7－14
B
a
b
O
2. 数量积性质
3 数量积的坐标表示式
重点 向量及其线性运算 向量的坐标表示式 向量的数量积与向量积 平面及空间直线的方程下面讨论一些特殊情况：三、 空间直线及其方程
1. 直线的一般方程
2. 直线的对称式方程与参数方程
O
y
M
z
x
s
图7-21
M0
四、平面与直线间的夹角
图7-22
l
n
l1
五、点到平面的距离公式
第四节 曲面与曲线
一、几种常见的曲面及其方程
1. 球面
一、 空间直角坐标系
z
x
y
图7—1
任意两条坐标轴确定的平面称为坐标面.由x轴和y轴，y轴和z轴，z轴和x轴所确定的坐标面分别叫做xOy面，yOz面和zOx面.三个坐标面把空间分隔成八个部分，每个部分称为一个卦限，依次叫第一至第八卦限.
Ⅶ
O
x
y
Ⅰ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅷ
Ⅱ
Ⅲ
z
y
图7-23
z
x
O
M(x,y.z)
F(x,y)=0
D
M1(x,y,0)
z
x
向量代数与空间解析几何
（一）向量代数 1．知识范围 （1）向量的概念 向量的定义 向量的模 单位向量 向量在坐标轴上的投影 向量的坐标表示法 向量的方向余弦 （2）向量的线性运算 向量的加法 向量的减法 向量的数乘 （3）向量的数量积 二向量的夹角 二向量垂直的充分必要条件 （4）二向量的向量积 二向量平行的充分必要条件 2．要求 （1）理解向量的概念，掌握向量的坐标表示法，会求单位向量、方向余弦、向量在坐标轴上的投影。 （2）掌握向量的线性运算、向量的数量积与向量积计算方法。 （3）掌握二向量平行、垂直的件。
解: AB = {3, 1, 2}
|AB|
解
解
实例
定义
两向量的数量积
数量积也称为“点积”、“内积”.
关于数量积的说明：
证
数量积符合下列运算规律：
交换律：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分配律：
若 为数：
数量积的坐标表达式
设
数量积的坐标表达式
两向量夹角余弦的坐标表示式
解
证
4、两向量的向量积
实例
定义
（3）
例1 化简
解
例2 试用向量方法证明：对角线互相平分的四边形必是平行四边形.
证
与 平行且相等,
结论得证.
[3] 向量与数的乘法
数与向量的乘积符合下列运算规律：
结合律：
分配律：
按照向量与数的乘积的规定，
3. 向量的坐标
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01
02
向量的模与方向余弦的坐标表示式
非零向量 的方向角：
非零向量与三条坐标轴的正向的夹角称为方向角.
由图分析可知
向量的方向余弦
向量代数和空间解析几何
向量代数和空间解析几何向量代数是一种利用矢量来表达物理量的数学方法，它是建立物理现象的关键，在计算中物理量的概念可以被准确的表达，这使得空间与时间的模型可以描述和表示。
空间解析几何是一种学科，旨在探索物体在空间中的几何表示，也是一种多维几何学，它有助于理解空间和时间的结构，及其在空间中的变换。
它也可以用来理解和描述空间结构的特点，并允许进行精确的计算。
向量代数由一系列的矢量方程给出，其中每个矢量由一组有序的数字组成，其中每个数字代表一维的大小和方向。
矢量的操作可以用来描述物体的运动，对于运动的测量和描述是建立物理现象的关键。
一个向量方程可以表述为空间中的实际值，并且可以将一个空间中的点映射到另一个空间中，也可以用来应用多维几何学。
空间解析几何可以用来解决各种物理问题，如定义物体表面，描述物体形状，表示曲线，计算物体之间的距离和它们在空间中的关系，以及解决方程等等。
它结合了向量代数、多维几何和数学的概念，使得计算机可以在空间中创造和模拟现实世界里的3D几何物体。
空间解析几何有多种用途，可以用来描述物体的几何形状，以及不带有曲线的平面，曲面，以及更复杂的三维空间形状。
它可以用来建立图像和数字地图，以及多维空间分析，可以用来描述复杂的三维物体，可以用来创建电脑模拟（CAD）和图形学技术，为进行机器人操作和智能控制等等作准备。
向量代数和空间解析几何的结合，被用来解决一系列的物理问题，这其中包括火箭发射，飞行器姿态控制系统，重力计算，飞行探测器以及机器人控制等等。
它们最重要的用途是用来模拟空间物体之间的碰撞，控制物理模型，以及快速而可靠地估算物体之间的位置关系，以此实现实时监控和精确控制。
向量代数和空间解析几何在各个领域都有着广泛的应用，从建筑设计，自动驾驶，空间探测，飞行模拟系统，机器人控制，虚拟现实等等，都离不开它们。
它们提供了关于物体在空间中的表示及其形状变换的精确方法，它们还可以用来计算物体之间的距离和它们在空间中的关系，从而在空间中建立有效的模型。
向量代数与空间解析几何
（1）结合律： (a) (a) ()a ； （2）分配律： ( )a a a ，(a b) a b ． 这里 a ，b 为向量， ， 为实数．
向量的加法运算以及向量的数乘运算统称为向量的线性运算．
1.2 向量的线性运算
设 a 0 ，与 a 同方向的单位向量记为 ea ，由数与向量乘积的定义有 a | a | ea ，
ea
a |a
|
．Hale Waihona Puke 上式表明一个非零向量除以它的模，结果是一个与原向量同方向的单位向量，
这一过程称为向量单位化．
由于向量 a 与 a 平行，因此我们常用数乘来说明两个向量的平行关系．
1.2 向量的线性运算
定理 1 设向量 a 0 ，那么向量 b 平行于 a 的充分必要条件是：存在唯一的实
本章先介绍向量的概念、性质与运算，然后建立空间直角坐标系，利用坐 标讨论向量的运算，进而研究空间中的平面、直线、曲面、曲线及其方程．
1.1 向量的概念
既有大小又有方向的量称为向量，也称为矢量，如位移、速度、加速度、力、 力矩等．在数学上，通常用一条带箭头的线段来表示向量．例如，如图所示，以 A 为起点， B 为终点的向量记作 AB ，有时也用粗体字母或在字母上面加箭头来表示 向量，如 a 或 a ．
1.2 向量的线性运算
2．向量与数的乘法
向量 a 与实数 的乘积是一个向量，记为 a ，它的模是 a 的模的 | | 倍，即 | a || || a | ．它的方向为：当 0 时，a 与 a 的方向相同；当 0 时，a 与 a 的方向相反；当 0 时， a 0 ．这种运算称为向量的数乘．
1.2 向量的线性运算
特别地，当 a b 时，有 a a a ( a) 0 ．
高等数学第五章向量代数与空间解析几何
第五章 向量代数与空间解析几何（数学一）§5．1 向量代数一．空间直角坐标系从空间某定点O 作三条互相垂直的数轴，都以O 为原点，有相同的长度单位，分别称为x 轴，y 轴，z 轴，符合右手法则，这样就建立了空间直角坐标系，称O 为坐标原点。
1．两点间距离设点()1111,,z y x M ，()2222,,z y x M 为空间两点，则这两点间的距离可以表示为 ()()()21221221221z z y y x x M M d -+-+-==2．中点公式设()z y x M ,,为()1111,,z y x M ，()2222,,z y x M 联线的中点，则 2,2,2212121z z z y y y x x x +=+=+=二．向量的概念1．向量既有大小又有方向的量称为向量。
方向是一个几何性质，它反映在两点之间从一点A 到另一点B 的顺序关系，而两点间又有一个距离。
常用有向线段表示向量。
A 点叫起点，B 点叫终点，向量。
模为1的向量称为单位向量。
2．向量的坐标表示若将向量的始点放在坐标原点O ，记其终点M ，且点M 在给定坐标系中的坐标为()z y x ,,。
记以三个坐标轴正向为方向的单位向量依次记为k j i ,,，则向量OM 可以表示为 zk yj xi ++= 称之为向量OM 的坐标表达式，也可以表示为 ()z y x OM ,,=称zk yj xi ,,分别为向量OM 在x 轴，y 轴，z 轴上的分量。
称z y x ,,分别为向量OM 在x 轴，y 轴，z 轴上的投影。
记OM 与x 轴、y 轴、z 轴正向的夹角分别为γβα,,，则222cos zy x x ++=α222c o s zy x y ++=β 222c o s zy x z ++=γ方向余弦间满足关系1cos cos 222=++γβαcoxγβα,,描述了向量OM 的方向，常称它们为向量的方向角。
向量代数与空间解析几何12160PPT精品文档70页
刘春花(同学)1# 跳转到»倒序看帖打印字体大小: tT 刘春花发表于 2 小时前| 只看该作者[学习交流] 关于初中英语课堂上的小游戏(初一)I游戏, 字母, 看病在教学过程中，发现，要想一节课上得轻松，有趣，目标完成好，除开备课要认真之外，少不了“游戏”。
在游戏中，学生接受得快不说，还对所上的内容更印象深刻。
更重要的是：对英语有了兴趣。
前不久在其他**上看见许多小游戏，借鉴来，和大家一起分享下：字母教学抢读字母这是一个训练学生认读字母的游戏，教师将全班分成若干小组，然后逐个出示字母卡片，学生们举手抢答，教师让最先举手的学生读出该字母，读对的给该组记10分，最后得分最多的组为优胜。
抢答字母组将全班分成两个小组，并把两套字母卡片分别发给各组学生。
游戏开始，教师用中文说："乐谱的七个调"，"美国"，"圆心和半径"，"中华人民共和国"，持有这些字母卡片的学生应立即站起来并举起字母"ABCDEFG，"USA"，o，r"，"PRC"等，答得既快又准的组获胜。
看谁快这是一个训练学生听字母的游戏，将全班分成两组，一组学生持大写字母，另一组学生持小写字母，教师快速念字母，要求持有该字母的学生迅速站起来，最先站起来的人得两分，后站起来的得一分，没站出来的得零分，得分多的组获胜。
听音辨字母这是一个训练学生辨别字母的游戏。
教师可将读音易混的字母分别写在板上，如GJOW，等，共准备2～4套，同时将学生分成2～4个小组，每组抽一名学生到前面向全班站好，教师发给每人一套卡片(2～4张为宜)，游戏开始，教师念其中的一个字母，学生应立即找出并高举起该字母，先找对的得2分，后找对的得1分，没找对的不得分，最后得分多的组为优胜。
听音摘字母比赛这是一个训练学生听认字母能力的游戏，教师先把所学过的大小写字母写在卡片上，按大小写把卡片分成两组贴在黑板上，然后把学生分成两组。
向量代数与空间解析几何
空间解析几何的应用
空间解析几何在物理学中的应用
描述物体运动轨迹和方向
解释重力、电磁场等现象
用于研究光速、波的传播等
描述量子力学中的波函数
空间解析几何在计算机图形学中的应用
建模：利用空间解析几何构建三维模型实现复杂形状的描述和设计。
渲染：通过空间解析几何的方法实现光照、阴影、纹理等效果的渲染提高图像的真实感和质感。
动画：利用空间解析几何描述物体的运动轨迹和形态变化实现逼真的动画效果。
交互：利用空间解析几何的方法实现用户与三维场景的交互例如旋转、缩放、移动等操作。
空间解析几何在机器人学中的应用
添加标题
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路径规划：基于空间解析几何的方法规划机器人的移动路径
机器人姿态描述：利用空间向量和矩阵表示机器人的姿态和位置
向量的向量积的坐标表示：向量=(1,2,3)向量b=(b1,b2,b3)则向量和向量b的向量积的坐标表示为×b=(2b3-3b2,3b1-1b3,1b2-2b1)。
向量的混合积的坐标表示：对于三个三维向量、b和c向量和向量b的混合积的坐标表示为(×b)·c其中"·"表示点乘。混合积的结果是一个标量其值等于三个向量的行列式值乘以三个向量的模长。
向量的模和向量的数量积的坐标表示
添加标题
向量的模坐标表示：向量=(x1,y1,z1)则向量的模为||=sqrt(x1^2+y1^2+z1^2)
向量的数量积坐标表示：向量=(x1,y1,z1)向量b=(x2,y2,z2)则向量和向量b的数量积为·b=x1*x2+y1*y2+z1*z2
添加标题
向量的向量积和向量的混合积的坐标表示
高等数学第八章空间解析几何与向量代数
|
c
|
102 52 5 5,
c0
|
c c
|
2
j
5
1 5
k
.
k
4 10 j 5k, 2
作业 P23习题8-2
1(1)、(3)，3，4，9
第三节 平面及其方程
一、平面的点法式方程
z
如果一非零向量垂直于一
平面，这向量就叫做该平
面的法线向量．
o
y
x
法线向量的特征： 垂直于平面内的任一向量．
定的平面, 指向符合右手系。
定义
向量
a
与
b
的向量积为
c
a
b
(其中
为a
与b
的夹角)
c 的方向既垂直于a，又垂直于b ，
指向符合右手系。
向量积也称为“叉积”、“外积”。
1、关于向量积的说明：
(1)
a
a
0.
( 0 sin 0)
(2) a//b
a b 0.
(a
0,
b
,
ab .
()
ab,
,
2
cos 0,
ab
|
a
|| b
2
| cos
0.
2、数量积符合下列运算规律：
(1) 交换律：
a
b
b
a
(2) 分配律：
(a b) c a c b c
(3) 若 为常数：
若 、 为常数：
(a)
b
a
(b)
(a
(a)
( b )
(a
b ).
3、向量积的坐标表达式
设
a
axi
向量代数与空间解析几何11982-PPT精选文档77页
（2）写出起点为 A(1, 2, 1) ，终点为 B(3, 3, 0) 的向量的坐
标表达式。
解
（1）
OA i 2jk
。
（2） A ( 3 B 1 ) i ( 3 2 ) j ( 0 1 ) k 2 i j k 。
例2 已知两点 M1(1,0,2)、M2(1,1,0)，求这两点间的距离 d 。 解 由两点间的距离公式，得
（2） a a 1 i a 2 ja 3 k ；
（3） a b ( a 1 b 1 ) i ( a 2 b 2 ) j ( a 3 b 3 ) k ；
（4）a b a 1 b 1 ,a 2 b 2 ,a 3 b 3；
M 1 M 2 ( x 2 i y 2 j z 2 k ) ( x 1 i y 1 j z 1 k )
( x 2 x 1 ) i ( y 2 y 1 ) j ( z 2 z 1 ) k ， 这就是说 ：M 1 M 2 ( x 2 x 1 ) i ( y 2 y 1 ) j ( z 2 z 1 ) k 。 3．向量 a a 1 i a 2 j a 3k 的模
(a )()a （结合律）；
( )a a a （对数的加法的分配律）；
(a b )a b （对向量的加法的分配律）。
有了数乘向量，便容易表示出向量的单位向量：
把与向量 a同向且模为1的向量称为
a
的单位向量，记为
a0
，
显然有 a 0 a 或 a a a0 。
显然 a a a a c( o a ,a s ) a 2 c0 o s a 2 ， 且可
[实用]向量代数与空间解析几何课件PPT文档
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z
R
k M 1•
向 向向
•M 2
量 量量 在 在在
Q x yz
x
P
o
j
i
N
轴
y上
axx2x1
的 投
轴 上 的 投
轴 上 的 投
ay y2y1
az z2z1 影 影
影
M 1 M 2 ( x 2 x 1 ) i ( y 2 y 1 ) j ( z 2 z 1 ) k
利用坐标作向量的线性运算
a { ax,ay,az},b{bx,by,bz},
a b { a x b x , a y b y ,a z b z }
( a x b x ) i ( a y b y ) j ( a z b z ) k a b { a x b x , a y b y ,a z b z }
按基本单位向量的坐标分解式：
M 1 M 2 ( x 2 x 1 ) i ( y 2 y 1 ) j ( z 2 z 1 ) k
在三个坐标轴上的分向量：a x i,a yj,a zk ,
向量的坐标： ax, ay, az,
向量的坐标表达式：
a { a x ,a y ,a z}
M 1 M 2 { x 2 x 1 ,y 2 y 1 ,z 2 z 1 } 特殊地： O M {x ,y ,z}
三、向量的坐标表示
1. 起点在原点的向量(向径)OM
z zC
设点 M(x,y,z)
以 i, j,k分别表示沿x, y, z
k
轴正向的单位向量, 称为基本单
位向量. rOM = OA + AN +NM
《高等数学》向量代数和空间解析几何
a∥ b
运算律
(1) ab ba (2) 分配律 (ab)cacbc
(3) 结合律 (a)ba(b)(ab)
向量积的坐标表达式
ab ( a y b z a z b y ) i ( a z b x a x b z ) j ( a x b y a y b x ) k
i j k a b ax ay az
例5. 求通过 x 轴和点( 4, – 3, – 1) 的平面方程.
解: 因平面通过 x 轴 , 故 AD0 设所求平面方程为 ByCz0
代入已知点 (4,3,1)得 C3B
化简,得所求平面方程 y3z0
空间直线
一般式 A A 21xx B B 2 1y y C C 1 2zz D D 12 00
从柱面方程看柱面的特征：
只含 x, y而缺z的方程F(x, y) 0，在 空间直角坐标系中表示母线平行于 z 轴的柱 面，其准线为 xoy面上曲线C .
(3) 二次曲面
椭球面
a x2 2b y2 2cz2 21 (a,b,c为正 ) 数 z
x
y
抛物面
z
椭圆抛物面
x2 y2 z ( p , q 同号) 2p 2q
n (0 ,B ,C ) i,平面平行于 x 轴; • A x+C z+D = 0 表示 平行于 y 轴的平面; • A x+B y+D = 0 表示 平行于 z 轴的平面; • C z + D = 0 表示平行于 xoy 面 的平面; • A x + D =0 表示平行于 yoz 面 的平面； • B y + D =0 表示平行于 zox 面 的平面.
o
y
3、空间曲线 （1） 空间曲线的一般方程
07第七章向量代数与空间解析几何
向量的线性运算有以下性质： rr rr
(1)交换律 a b b a；
r r r r r r
(2)结合律a b c a b c ，
r
r
a a , 是数；
rrr
(3)分配律 a a a
r r r r
a b a b , 是数.
3 向量平行的充分必要条件
, cos
arx
,
ary
,
arz
，
rr
a a a
那么 e 是与 a 方向相同的单位向量.
uuuuuur
例 4 已知点M 2 1, 1, 2和M1 2,0,1，求向量M1M 2
的模和方向余弦.
解 因为
uuuuuur
M1M 2 1 2, 1 0, 2 1
1, 1,1,
所以
uuuuuur M1M2
r
r
向量a的大小又称为向量的模，记作 a .模为 1 的向
量叫做单位向量；模为零的向量叫做零向量.
rr
r
r 两个向量a和r br的大小相同，方向一致，就称向量 a
和b相等，记作a b.
rr 将两个非零向量 a 和 b 平移到
同一起点，它们所在射r线间r的夹角
0 π称为向量 a 与 b 的夹
r rr r
a axi ay j az k
或写成
r
a ax,ay ,az ，
其中是数.
3.用坐标表示向量平行的充要条件
rr 前面已提到向量 b与a 平行的充要条件为，存在惟一
的数使
rr
b a，
引入向量坐标以后，此条件又能写成
bx ,by ,bz ax ,ay ,az ，
即
bx ax , by ay , bz az ，
向量代数与空间解析几何
向量代数与空间解析几何在数学中，向量代数与空间解析几何是两个重要的概念，它们在许多领域都有着广泛的应用。
虽然向量代数和空间解析几何是两个独立的概念，但它们之间存在着密切的联系和相互支持的关系。
向量代数向量代数是研究向量的数学分支，它主要研究向量的运算和性质。
在向量代数中，向量被定义为具有大小和方向的量，通常用箭头来表示。
向量在空间中可以进行加法、减法、数乘等运算，而这些运算都满足一定的代数规律。
向量代数对于分析和描述空间中的各种物理现象和运动非常重要。
许多力学和动力学问题都可以通过向量代数来解决，从而为实际应用提供了有效的数学工具。
空间解析几何空间解析几何是研究空间中点和曲线的几何性质的数学分支，它主要通过代数方法来描述和研究空间中的几何对象。
在空间解析几何中，点可以用坐标来表示，而曲线可以用方程来描述。
通过空间解析几何，我们可以准确描述空间中的各种几何对象，如直线、平面、曲线等，从而使几何问题更加直观和形象化。
空间解析几何在工程学、物理学和计算机图形学等领域都有着广泛的应用。
向量代数与空间解析几何的关系虽然向量代数和空间解析几何是两个独立的数学分支，但它们之间是密不可分的。
首先，向量可以用坐标表示，而坐标又是空间解析几何的基本概念之一。
通过向量代数的运算规律，我们可以更方便地描述和计算空间中的几何对象。
其次，向量代数中的向量空间和空间解析几何中的空间有着相同的数学结构。
通过向量空间的性质，我们可以进一步研究和理解空间中点和向量的几何关系，从而推广和应用解析几何的方法。
总的来说，向量代数和空间解析几何是两个相互支持、相互促进的数学分支，它们共同构建了我们对空间中几何对象的深刻认识和理解。
总结向量代数与空间解析几何是数学中两个重要的概念，它们在各种领域都有着广泛的应用。
通过向量代数和空间解析几何的研究，我们可以更好地理解和描述空间中的各种几何对象，从而为实际问题的求解提供了有效的数学工具。
虽然向量代数和空间解析几何是独立的数学分支，但它们之间存在着密切的联系和相互支持的关系，共同构建了我们对空间几何的理解和认识。
向量代数与空间解析几何课件
空间曲线
空间中的曲线可以由三个 参数方程表示，例如球面 和抛物面。
曲面
曲面可以由两个或三个参 数方程表示，例如球面和 圆柱面。
空间解析几何中的常见问题与解决方法
求解点到直线的距离
使用点到直线距离公式，将点坐标和直线方程代入公式计 算。
求解两直线交点
将两直线的方程联立求解，得到交点的坐标。
判断两线是否平行或垂直
向量的数量积
01
向量数量积的定义
两个向量的数量积定义为它们的模长和夹角的余弦值的乘积，记作a·b
。
02
向量数量积的性质
数量积满足交换律、结合律、数乘律和分配律。
03
向量数量积的应用
在物理学中，向量数量积常用于描述力的做功、动量等物理量；在解析
几何中，向量数量积可用于计算向量的长度和向量的投影等。
向量的向量积
02
空间几何基础
空间直角坐标系
空间直角坐标系的定义
坐标轴上的单位向量
空间直角坐标系是三维空间中的一个 固定坐标系，由三个互相垂直的坐标 轴组成，分别为x轴、y轴和z轴。
与x轴、y轴和z轴正方向同向的单位向 量分别记为i、j、k，它们的模都为1， 且满足i×j=k，j×k=i，k×i=j。
空间点的坐标表示
在空间直角坐标系中，任意一点P的 位置可以用三个实数x、y、z来表示， 这三个实数称为点P的坐标。
向量的线性组合
向量线性组合的定义
如果向量a和b满足a=λb（λ为实数），则称向量a是向量b的线性 组合。
向量线性组合的性质
线性组合满足交换律、结合律和数乘律。
向量线性组合的应用
在物理学、工程学等领域中，向量线性组合常用于描述力的合成与 分解、速度和加速度的合成等。
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点的距离计算
例
设 P 在 x 轴上， 它到 P1 (0, 2,3) 的距离为到
点 P2 (0,1,1)的距离的两倍，求点 P 的坐标.
解 因为 P 在x 轴上， 设P点坐标为 ( x ,0,0),
PP1 x 2 2 2 32 x 2 11,
2 2 PP2 x 1 1 2
2 2
2
第九章
向量代数与空间解析几何
第一部分 向量代数
第二部分 空间解析几何
在三维空间中: 空间形式 — 点, 线, 面 数量关系 — 坐标, 方程（组） 基本方法 — 坐标法; 向量法
这一章，我们为学习多元函数微积分学 作准备，介绍空间解析几何和向量代数。这 是两部分相互关联的内容。用代数的方法研 究空间图形就是空间解析几何，它是平面解 析几何的推广。向量代数则是研究空间解析 几何的有力工具。这部分内容在自然科学和 工程技术领域中有着十分广泛的应用，同时 也是一种很重要的数学工具。
Pxy ( x, y, z)
点的坐标轴对称
Pz ( x, y, z) z
特征：对应分量绝对值相等 对称轴所在分量符号相同
另外两个对应分量符号相反
P( x, y, z)
o
y
Px ( x, y, z)
x
Py (x, y, z)
点的中心对称
z
P( x, y, z)
o
P '( x, y, z )
二、空间两点间的距离
设 M 1 ( x1 , y1 , z1 ) 、M 2 ( x 2 , y 2 , z 2 ) 为空间两点
z
R
M1
M2
d M1 M 2 ?
P
o
在直角 M 1 NM 2 Q 及 直 角 M PN 1 N 中，使用勾股定 y 理知
2 2
x
d M1 P PN NM 2 ,
y
x
特征：对应分量绝对值相等，全部对应分量符号相反
点的对称性例题
例 说明（-1,2,3),(1,-2,3),(1,-2,-3)对称性 解：（-1,2,3),(1,-2,3)只有z分量相同，其余对应分量相反
故（-1,2,3),(1,-2,3) 关于z轴对称 （-1,2,3),(1,-2,-3) 对应分量相反 故（-1,2,3),(1,2,-3) 关于原点对称 （1,-2,3),(1,-2,-3)的x，y分量相同，其余对应分量相反 故（-1,2,3),(1,2,-3) 关于xoy对称
解 M1 M 2 (7 4)2 (1 3)2 (2 1)2 14,
2
M 2 M 3 (5 7)2 (2 1)2 (3 2)2 6, M 3 M1
2
2
(4 5)2 (3 2)2 (1 3)2 6,
原结论成立.
M 2 M 3 M 3 M1 ,
2
2
M1 P x2 x1 , PN y2 y1 ,
NM 2 z2 z1 ,
d
2 2
z
R
M1
M2
Q
o
P
N
y
x
2
M 1 P PN NM 2
2
M1 M 2
x2 x1 y2 y1 z2 z1 .
2 2
空间两点间距离公式
x 2 2,
PP1 2 PP2 , x 2 11 2 x 2 2
x 1,
所求点为 (1,0,0), ( 1,0,0).
三、小结
空间直角坐标系 （轴、面、卦限）
（注意它与平面直角坐标系的区别）
空间两点间距离公式
M1 M 2
x2 x1 y2 y1 z2 z1
z
z 轴(竖轴)
Ⅲ
Ⅱ
• 坐标面 x轴以 角 2 (八个) • 卦限
yoz 面
o xoy面
Ⅰ
y
y轴(纵轴)
Ⅵ
x轴(横轴)
x
Ⅷ
Ⅴ
在直角坐标系下
有序数组 ( x, y, z ) 点 M (称为点 M 的坐标) 特殊点的坐标 :
原点 O(0,0,0) ; 坐标轴上的点 P, Q , R ; 坐标面上的点 A , B , C
本章先引入空间直角坐标系，把点和有序数组、 空间图形和代数方程联系起来，建立起对应关系， 给数和代数方程以几何直观意义，从而可以利用代 数方法研究空间图形的性质和相互关系；接着介绍 向量概念，然后以向量代数为工具，重点讨论空间 基本图类——平面，直线，常用的曲面和曲线。
§9.1 空间直角坐标系
一、空间点的直角坐标 二、空间两点间的距离
R(0,0, z )
1 1
z
B(0, y, z )
M
C ( x, o, z )
o
Q(0, y,0)
y
x P( x,0,0)
A( x, y,0)
点的坐标面对称
z
Pyz ( x, y, z)
P( x, y, z)
Pxz ( x, y, z)
o
y
x
特征：对应分量绝对值相等 对称面所在两个对应分量符号相同 另一个对应分量符号相反．
(2)点 M 到 yoz 轴的距离为 ｜２｜＝２
(3)点 M 到点(1,0,-1)轴的距离为
(2 1) 2 (1 0) 2 (1 (1)) 2 2
点的距离计算
例 求证以 M 1 ( 4,3,1) 、 M 2 ( 7,1,2) 、 M 3 ( 5,2,3) 三点为顶点的三角形是一个等腰三角形.
特殊地：若两点分别为 M ( x , y , z ) ,ห้องสมุดไป่ตู้O (0,0,0)
d OM x 2 y 2 z 2 .
点的距离计算
例
已知点 M (2,1,1) ，
(1)求点 M 到 y 轴的距离．
(2)求点 M 到 yoz 面的距离．
(3)求点 M 到点(1,0,-1)点的距离．
解：(1)求点 M 到 y 轴的距离为 22 (1) 2 5
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铃
一、空间点的直角坐标
1. 空间直角坐标系的基本概念 过空间一定点 o , 由三条互相垂直的数轴按右手规则 组成一个空间直角坐标系.
右手规则即以右手 • 坐标原点 握住 z 轴，当右手 • 坐标轴 的四个手指从正向 Ⅳ 度转向正向 y 轴 Ⅶ 时，大拇指的指向 就是 z 轴的正向.