空间向量坐标表示及运算
空间向量的坐标表示与计算
空间向量的坐标表示与计算空间向量是指具有大小和方向的箭头，用于描述空间中的物理量。
为了方便表示和计算，我们需要将空间向量转化为坐标形式。
本文将介绍空间向量的坐标表示与计算方法。
一、空间向量的坐标表示在三维空间中，我们通常使用直角坐标系来表示空间向量。
直角坐标系由三条相互垂直的坐标轴组成，分别记作x轴、y轴和z轴。
一个空间向量可以表示为一个三元组(x, y, z)，其中x、y和z分别表示向量在x轴、y轴和z轴上的投影长度。
例如，假设有一个空间向量a，它的起点坐标为A(x1, y1, z1)，终点坐标为B(x2, y2, z2)。
我们可以通过计算两点坐标的差值，得到向量a 的坐标表示：a = (x2 - x1, y2 - y1, z2 - z1)二、空间向量的计算1. 加法运算空间向量的加法运算是指将两个向量相加得到一个新向量。
设有两个向量a和b，其坐标分别表示为(a1, a2, a3)和(b1, b2, b3)，则它们的和向量c可以计算如下：c = (a1 + b1, a2 + b2, a3 + b3)2. 减法运算空间向量的减法运算是指将一个向量减去另一个向量得到一个新向量。
设有两个向量a和b，其坐标分别表示为(a1, a2, a3)和(b1, b2, b3)，则它们的差向量c可以计算如下：c = (a1 - b1, a2 - b2, a3 - b3)3. 数乘运算空间向量的数乘运算是指将向量的每个坐标分量与一个标量相乘得到一个新向量。
设有一个向量a和一个标量k，其坐标表示为(a1, a2, a3)，则它们的数乘结果向量b可以计算如下：b = (k * a1, k * a2, k * a3)4. 内积运算空间向量的内积运算是指将两个向量的对应坐标分量相乘后相加得到一个标量。
设有两个向量a和b，其坐标表示为(a1, a2, a3)和(b1, b2, b3)，则它们的内积结果为一个标量c，计算如下：c = a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b35. 外积运算空间向量的外积运算是指将两个向量进行叉乘得到一个新向量。
空间向量的坐标表示与计算
空间向量的坐标表示与计算空间向量是三维空间中的一个重要概念，可以用来表示空间中的一个点或者空间中的两个点之间的位移向量。
为了方便计算和表示，我们可以使用坐标表示来描述和计算空间向量。
一、空间向量的坐标表示在三维坐标系中，可以使用三个坐标轴（通常是x轴、y轴、z轴）来表示一个空间向量的坐标。
这三个坐标轴是相互垂直的，构成一个直角坐标系。
对于一个空间向量v，可以使用v的起点在坐标原点的坐标表示来表示该向量。
假设v的坐标表示为(x, y, z)，其中x、y、z分别表示v在x轴、y轴、z轴上的坐标值。
例如，对于一个空间向量v，如果它的起点在坐标原点，终点的坐标分别为(3, 4, 5)，那么可以表示为v = (3, 4, 5)。
二、空间向量的计算1. 向量的加法空间向量的加法是指将两个向量相加得到一个新的向量。
假设有两个向量a和b，它们的坐标表示分别为(a1, a2, a3)和(b1, b2, b3)。
那么它们的和向量c的坐标表示为(c1, c2, c3)，其中c1 = a1 + b1，c2 = a2 + b2，c3 = a3 + b3。
+ b的坐标表示为(c1, c2, c3) = (1 + 4, 2 + 5, 3 + 6) = (5, 7, 9)。
2. 向量的减法空间向量的减法是指将一个向量减去另一个向量得到一个新的向量。
假设有两个向量a和b，它们的坐标表示分别为(a1, a2, a3)和(b1, b2, b3)。
那么它们的差向量c的坐标表示为(c1, c2, c3)，其中c1 = a1 - b1，c2 =a2 - b2，c3 = a3 - b3。
例如，对于向量a = (1, 2, 3)和向量b = (4, 5, 6)，它们的差向量c = a - b的坐标表示为(c1, c2, c3) = (1 - 4, 2 - 5, 3 - 6) = (-3, -3, -3)。
3. 向量的数量积空间向量的数量积是指将两个向量相乘得到一个标量（即一个数）。
空间向量的运算的坐标表示
三、空间ห้องสมุดไป่ตู้量长度与夹角的坐标表示
设 = (x1, y1, z1), b = (x2, y2, z2 ) a 根 空 向 运 的 标 示有 据 间 量 算 坐 表 , (1) | a |= a⋅ a = x + y + z ,
2 1 2 1 2 1
(2 ) cos < a, b >= (a ≠ 0, b ≠ 0)
= 2 × (−5) + 3 × (−13) + 2 × 6 = −10 − 39 + 12 = −37。
练 1 已 a = (−1 −3,2), b = (1 2,0).求: 习、 知 , , (1)2a,−5a, a + 2b,2a −b; r r r r (2)(a + 2b) ⋅ (−2a +b)。 r r 解 : (1)2a = (−2, −6, 4)，−5a = (5,15, −10)， r r r r a + 2b = (1,1, 2)， 2a − b = (−3, −8, 4)。 r r r r (2)(a + 2b) ⋅ (−2a + b) = 3。
x1x2 + y1y2 + z1z2 x + y +z ⋅ x + y +z
2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2
(3)a ⊥ b ⇔ x1x2 + y1y2 + z1z2 = 0
练 2 判 下 向 是 平 或 直 习 断 列 量 否 行 垂 r r (1 a = (1 −2,3), b = (1 ) , ,2,1)。 r r (2)a = (0, −3,3), b = (0,1 −1). , r r 1 1 2 (3)a = (−3,2,4), b = (− , , ). 2 3 3 r 3 r 3 (4)a = ( , −3,2), b = (0,1 − ). , 2 2
空间向量及其运算的坐标表示_课件
数量积
a·
b
_____a_1_b__1＋__a__2b__2_＋_______ a3b3
已知a＝(1,-2,1)，a-b＝(-1,2,-1)，则b 等于（ ）
A.(2,-4,2)
B.(-2,4,-2)
C.(-2,0,-2)
D.(2,1,-3)
解析 依题意，得b＝a-(-1,2,-1)＝a＋(1,-2,1)＝2(1,-2,1) ＝(2,-4,245°）， ∠yOz=90°,如下图
空间直角坐标系
空间直角坐标系
坐标表示：对于空间任意一个向量p，存在有序实数组{x，y，z} ， 使得p＝xi＋yj＋zk，则把x，y，z称作向量p在单位正交基底i，j ， k下的坐标，记作p＝(x，y，z)，其中数x就叫做点P的横坐标，数 y就叫做点P的纵坐标，数z就叫做点P的竖坐标
在棱长为1的正方体ABCD—A1B1C1D1中，E，F分别是D1D ， B中D点的，中试点建，立点适G当在的棱坐CD标上系，，且写|C出GE|＝，F|，CDG|，，HH的坐 标.
解 建立如图所示的空间直角坐标系 . 点E在z轴上，它的横坐标、纵坐标均为0
， 而过EF作为FDMD⊥1的A中D点, F故N⊥其D坐C标, 由为平面几何知识 ，
空间向量运算的坐标表示
空间向量a，b，其坐标形式为a＝(a1，a2，a3)，b＝(b1，b2，
b3). 向量运算
向量表示
坐标表示
加法 减法 数乘
a＋b a－b λa
(_a_1_＋__b__1，___a_2_＋__b_2_，__a_3_＋___ b_(_3a)_1_-_b__1，__a__2-_b__2，___a_3_-_b_3_)_ _____(λ__a_1_，__λ_a_2_，__λ_a__3)____
向量的坐标表示与运算公式
向量的坐标表示与运算公式向量的坐标表示：1. 在二维平面中，一个向量可以用有序实数对 (x, y) 表示，其中 x 和 y 分别表示向量的横坐标和纵坐标。
2. 在三维空间中，一个向量可以用有序实数三元组 (x, y, z) 表示，其中 x、y 和 z 分别表示向量的三个坐标分量。
向量的运算公式：1. 向量的加法：- 定义：如果向量 A = (x₁, y₁) 和向量 B = (x₂, y₂)，则 A + B = (x₁ + x₂, y₁ + y₂)。
- 几何意义：向量加法就是把两个向量的起点放在一起，然后把两个向量终点连起来的向量。
2. 向量的数乘：- 定义：对于任意实数 k，如果向量 A = (x, y)，则 kA = (kx, ky)。
- 几何意义：数乘就是把向量按比例放大或缩小。
3. 向量的减法：- 定义：如果向量 A = (x₁, y₁) 和向量 B = (x₂, y₂)，则 A - B = (x₁ - x₂, y₁- y₂)。
- 几何意义：向量减法就是从第一个向量的终点指向第二个向量的终点的向量。
4. 向量的数量积（点乘）：- 定义：如果向量 A = (x, y) 和向量 B = (x', y')，则A · B = xx' + yy'。
- 几何意义：数量积等于两向量的长度之积和它们夹角的余弦值的乘积。
5. 向量的向量积（叉乘）：- 定义：如果向量 A = (x, y) 和向量 B = (x', y')，则A × B 是一个垂直于A 和B 的向量，其大小等于A × B × sin(θ)，其中θ 是 A 和 B 之间的夹角，方向按照右手定则确定。
- 几何意义：向量积表示一个向量相对于另一个向量的旋转。
以上是向量的基本坐标表示和运算公式，是解析几何和线性代数中的基础概念。
空间向量的坐标表示及其运算(同步课件)高二(人教A版2019选修一)
一个空间向量的坐标等于表示此向量的有向线段的终点坐标减去 起点坐标．
类似平面向量运算的坐标表示，我们还可以得到：
当b 0时, a // b a b a1 b1, a2 b2,a3 b3( R);
0,
1 4
,1
,
17
17
BE1 4 , DF1 4 .
所以BE1
DF1
0
0
1 4
1 4
11
15 16
,
15
所以cos BE1 , DF1
BE1 DF1 BE1 DF1
16
15 ,
17 17 17
44
所以,
BE1与DF1所成角的余弦值为
15 17
.
a b (a1 b1 , a2 b2 , a3 b3 ),
a (a1, a2 , a3 ), R
a b a1b1 a2b2 a3b3 .
下面我们证明空间向量数量积运算的坐标表示．其他运算的坐标 表示可以类似证明，请同学们自己完成．
设{i, j, k}为空间的一个单位正交基底,
z
k
j
iO
y
x 图1.3-2
探究 在平面直角坐标系中，每一个点和向量都可用一对有序实数（即它的坐 标）表示．对空间直角坐标系中的每一个点和向量，是否也有类似的表 示呢？
在空间直角坐标系Oxyz中, i, j, k为坐标向量, 对空间任意一点A, 对应
一个向量OA, 且点A的位置由向量OA唯一确定,由空间向量基本定理,
同理, 点C的坐标是(0, 4, 0).
点A在x轴、y轴和z轴上的射影分别为
空间向量的坐标表示与运算解析几何的高级技巧
空间向量的坐标表示与运算解析几何的高级技巧空间向量是解析几何中的重要内容，它涉及到向量的坐标表示和运算，具有广泛的应用。
本文将介绍空间向量的坐标表示以及相关的运算技巧。
一、坐标表示在三维空间中，任意向量可以用其在坐标系中的坐标表示。
一般来说，我们使用笛卡尔坐标系来表示空间向量。
在笛卡尔坐标系中，我们可以使用三个坐标轴x、y和z来表示向量的三个分量。
假设有一个向量A，其在坐标系中的坐标表示为A=(x, y, z)。
其中，x表示向量A在x轴上的分量，y表示向量A在y轴上的分量，z表示向量A在z轴上的分量。
二、向量的加法与减法空间向量的加法与减法与二维向量的加法与减法类似。
对于两个向量A=(x1, y1, z1)和B=(x2, y2, z2)，它们的和向量C=A+B的坐标表示为C=(x1+x2, y1+y2, z1+z2)；它们的差向量D=A-B的坐标表示为D=(x1-x2, y1-y2, z1-z2)。
向量的加法与减法可以通过将各个分量相加或相减得到。
这一点十分重要，因为在解析几何的问题中，我们经常需要对向量进行加法和减法运算。
三、数量积与向量积空间向量的数量积和向量积是解析几何中的两个重要运算，其定义如下：1. 数量积：对于两个向量A=(x1, y1, z1)和B=(x2, y2, z2)，它们的数量积为AB=x1*x2+y1*y2+z1*z2。
2. 向量积：对于两个向量A=(x1, y1, z1)和B=(x2, y2, z2)，它们的向量积为C=A×B=(y1*z2-y2*z1, z1*x2-z2*x1, x1*y2-x2*y1)。
数量积和向量积在解析几何的求解中具有重要的作用。
数量积可以用来求解两个向量的夹角，向量积可以用来求解平面的法向量以及计算平行四边形的面积。
四、向量的模长和单位向量向量的模长表示向量的大小，它可以通过向量的坐标表示进行计算。
对于一个向量A=(x, y, z)，它的模长表示为|A|=√(x²+y²+z²)。
向量的坐标表示与运算
向量的坐标表示与运算向量是线性代数中的重要概念之一，广泛应用于物理学、工程学以及其他科学领域。
向量具有大小和方向两个属性，可以通过坐标表示和进行运算。
本文将介绍向量的坐标表示方法，并讨论常见的向量运算。
一、向量的坐标表示向量可以通过坐标表示为一个有序数对或者有序数组。
一般来说，我们采用n维空间中的坐标系表示向量，其中n表示向量的维度。
在二维空间中，向量可以表示为一个有序数对(x, y)，在三维空间中，向量可以表示为一个有序数组(x, y, z)。
在n维空间中，向量可以表示为一个有序数组(x1, x2, ..., xn)。
向量的坐标表示可以简洁地表示向量的大小和方向。
二、向量的基本运算1. 向量的加法向量的加法是指将两个向量相应位置的分量相加得到一个新的向量。
假设有两个向量A和B，它们的坐标表示分别为(A1, A2, ..., An)和(B1,B2, ..., Bn)，则它们的和向量C的坐标表示为(A1+B1, A2+B2, ...,An+Bn)。
2. 向量的减法向量的减法是指将两个向量相应位置的分量相减得到一个新的向量。
假设有两个向量A和B，它们的坐标表示分别为(A1, A2, ..., An)和(B1,B2, ..., Bn)，则它们的差向量D的坐标表示为(A1-B1, A2-B2, ..., An-Bn)。
3. 向量的数乘向量的数乘是指将一个向量的每个分量乘以一个标量得到一个新的向量。
假设有一个向量A，它的坐标表示为(A1, A2, ..., An)，如果乘以一个标量c，那么得到的数乘向量E的坐标表示为(cA1, cA2, ..., cAn)。
三、向量的运算性质1. 交换律向量的加法满足交换律，即A + B = B + A。
这意味着两个向量相加的结果与它们的顺序无关，只与各个向量的分量有关。
2. 结合律向量的加法满足结合律，即(A + B) + C = A + (B + C)。
这意味着多个向量相加的结果与它们的加法顺序无关，只与各个向量的分量有关。
空间向量的表示与运算技巧
空间向量的表示与运算技巧在数学和物理学中，空间向量是描述三维空间中大小和方向的量。
它是由一组按照特定规则排列的数值组成，可以用于计算物体的位移、速度、加速度等各种物理量。
本文将介绍空间向量的表示和运算技巧。
一、空间向量的表示方法1. 直角坐标表示法直角坐标表示法是最常用的一种表示方法。
在三维直角坐标系中，一个空间向量可以用三个实数(x,y,z)表示，分别表示向量在x轴、y轴和z轴上的分量。
例如，向量A可以表示为A = (x,y,z)。
2. 分量表示法分量表示法将向量的分量按照一定顺序排列，形成一个有序数组。
例如，向量A可以表示为A = [x,y,z]。
3. 基向量表示法基向量表示法利用基向量来表示一个向量。
在三维空间中，通常使用标准单位向量i、j、k作为基向量。
例如，向量A可以表示为A =x*i + y*j + z*k。
二、空间向量的运算技巧1. 向量的加法向量的加法是将对应分量相加得到新的向量。
例如，向量A =(x1,y1,z1)和向量B = (x2,y2,z2)，它们的和可以表示为A + B = (x1+x2, y1+y2, z1+z2)。
2. 向量的减法向量的减法是将对应分量相减得到新的向量。
例如，向量A =(x1,y1,z1)和向量B = (x2,y2,z2)，它们的差可以表示为A - B = (x1-x2, y1-y2, z1-z2)。
3. 向量的数量积向量的数量积，又称为点积或内积，是将对应分量相乘后求和得到一个标量。
例如，向量A = (x1,y1,z1)和向量B = (x2,y2,z2)，它们的数量积可以表示为A·B = x1*x2 + y1*y2 + z1*z2。
4. 向量的向量积向量的向量积，又称为叉积或外积，是通过对应分量的乘积得到一个新的向量。
向量A = (x1,y1,z1)和向量B = (x2,y2,z2)的向量积可以表示为A×B = (y1*z2 - z1*y2, z1*x2 - x1*z2, x1*y2 - y1*x2)。
1.3 空间向量的坐标表示及其运算(共47张PPT)
设向量a=(a1,a2,a3),b=(b1,b2,b3),λ∈R,那么
向量运算
加法
减法
数乘
数量积
向量表示
a+b
a-b
λa
a·b
坐标表示
(a1+b1,a2+b2,a3+b3)
(a1-b1,a2-b2,a3-b3)
(λa1,λa2,λa3)
a1b1+a2b2+a3b3
2.空间向量的坐标与其端点坐标的关系:
能运用公式解决问
题.(数学运算)
思维脉络
情境导学
我国著名数学家吴文俊先生在《数学教育现
代化问题》中指出:“数学研究数量关系与空间形
式,简单讲就是形与数,欧几里得几何体系的特点是
排除了数量关系,对于研究空间形式,你要真正的
‘腾飞’,不通过数量关系,我想不出有什么好的办
法…….”
吴文俊先生明确地指出中学几何的“腾飞”是
(1)求AB + CA, CB-2BA, AB ·AC;
(2)若点 M 满足AM =
1
3
AB + AC,求点
2
4
M 的坐标;
(3)若 p=,q=,求(p+q)·(p-q).
思路分析先由点的坐标求出各个向量的坐标,再按照空间向量运算的坐标运算法则进行计算求解.
解:(1)因为 A(1,-2,4),B(-2,3,0),C(2,-2,-5),
(2)a⊥b⇔
a·b=0
⇔
a1=λb1,a2=λb2,a3=λb3 (λ∈R);
a1b1+a2b2+a3b3=0
.
点睛：当b的坐标中b1,b2,b3都不等于0时,a与b平行的条件还可以表
1.3.1-2空间向量及其运算的坐标表示(课件)
要点二 空间向量的坐标表示 在空间选定一点O和一个单位正交基底{i，j，k}．以点O为原 点，分别以i，j，k的方向为正方向，以它们的长为单位长度建立 三条数轴：x轴、y轴、z轴，它们叫做坐标轴．这时我们就建立了 一个空间直角坐标系Oxyz，O叫做原点，i，j，k叫做_坐__标__向__量_，通 过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面．在空间直角坐标系中，让
变式训练 2 已知空间三点 A(－2,0,2)，B(－1,1,2)，C(－3,0,4)， 设 a＝A→B，b＝A→C.
(1)设|c|＝3，c∥B→C，求 c； (2)若 ka＋b 与 ka－2b 互相垂直，求 k.
解析：(1)因为B→C＝(－2，－1,2)，且c∥B→C 所以设c＝λB→C＝(－2λ，－λ，2λ) 得|c|＝ －2λ2＋－λ2＋2λ2 ＝3|λ|＝3 解得λ＝±1，即c＝(－2，－1,2)或c＝(2,1，－2)．
解析：由题意知CC1⊥AC，CC1⊥BC，AC⊥BC，以点C为原 点，分别以CA，CB，CC1的方向为x轴，y轴，
z轴的正方向建立空间直角坐标系C－xyz，如图所示． 则B(0,1,0)，A(1,0,0)，A1(1,0,2)，N(1,0,1) ∴B→N＝(1，－1,1)，B→A1＝(1，－1,2)，A→1B＝(－1,1，－2)．
变式训练 3 在长方体 OABC－O1A1B1C1 中，OA＝2，AB＝3， AA1＝2，E 是 BC 的中点，
(1)求异面直线 AO1 与 B1E 所成角的余弦值； (2)过点 O1 作 O1D⊥AC 于点 D，求点 O1 到点 D 的距离．
解析：
由题意，以O为原点，分别以 O→A ， O→C ， O→O1 的方向为x轴，y 轴，z轴的正方向建立空间直角坐标系，如图所示，
空间向量的表示和运算
空间向量的表示和运算空间向量是三维空间中的一个基本概念，表示了一个有大小和方向的箭头。
在几何学、物理学和工程学等领域中，空间向量的表示和运算是非常重要的内容。
本文将介绍空间向量的表示方法和常见的运算方式。
一、空间向量的表示方法在三维空间中，一个向量可以使用不同的表示方法，包括坐标表示、分量表示和向量代数表示。
1. 坐标表示在直角坐标系中，一个空间向量可以用它在三个坐标轴上的投影表示，例如一个向量V可以表示为(Vx, Vy, Vz)，其中Vx、Vy和Vz分别表示向量在x轴、y轴和z轴上的投影。
2. 分量表示分量表示是将一个向量分解成若干个平行于坐标轴的向量的和。
例如一个向量V可以表示为(Vx，Vy，Vz)，其中Vx、Vy和Vz分别表示向量在x轴、y轴和z轴方向上的分量。
3. 向量代数表示向量代数表示使用向量的起点和终点坐标表示向量。
例如一个向量V可以表示为A→B，其中A和B分别表示向量的起点和终点坐标。
二、空间向量的运算空间向量的运算包括加法、减法、数量乘法、点乘和叉乘等。
1. 加法和减法向量的加法是将两个向量首尾相接，将第一个向量的终点与第二个向量的起点相连，所得到的新向量的起点为第一个向量的起点，终点为第二个向量的终点。
向量的减法可以看作向量的加法的逆运算。
例如，给定两个向量A和B，其和可以表示为A + B，差可以表示为A - B。
2. 数量乘法向量的数量乘法是将向量的每个分量与一个实数相乘得到的新向量。
例如，给定一个向量A和一个实数k，其数量乘积可以表示为kA。
3. 点乘向量的点乘，也称为数量积或内积，是将两个向量对应分量相乘再相加得到一个标量（实数）的运算。
点乘的结果可以用向量的夹角和向量模的乘积表示。
例如，给定两个向量A和B，其点乘可以表示为A·B。
4. 叉乘向量的叉乘，也称为向量积或外积，是两个向量的乘积得到的另一个向量。
叉乘的结果既与两个向量的方向垂直，又与两个向量组成的平面的法向量方向一致。
空间向量及其运算的坐标表示
（3）中点坐标公式: ( x1 x2 , y1 y2 , z1 z2 )
2
2
2
2.两个向量夹角公式
cos a,b a b | a || b |
注意：
a1b1 a2b2 a3b3
;
a12 a22 a32 b12 b22 b32
Z
x轴: 横坐标 y轴: 纵坐标 z轴: 竖坐标
坐标平面: xoy,yoz,zox
O
Y
X
3. 空间中点的直角坐标表示
在空间直角坐标系O--xyz中, 对空间任一点A,对应 一个向量OA, 于是存在唯一的有序实数组x,y,z, 使 OA=xi+yj+zk
在单位正交基底i, j, k中与向量OA对 应的有序实数组(x,y,z), 叫做点A在此 空间直角坐标系中的坐标, 记作 A(x,y,z), 其中x叫做点A的横坐标, y叫 做点A的纵坐标, z叫做点A的竖坐标.
共线向量定理: b 0,则a // b 存在 共面向量定理: a、b不共线，p与a,b
实数,使a b.
共面 存在实数x、y,使p xa yb
对比表1
练习一:
1.求下列两个向量的夹角的余弦：
(1) a (2 , 3 , 3) , b (1, 0 , 0) ; (2) a (1, 1,1) , b (1, 0 ,1) ;
对比表4
平面向量
空间向量
平面向量基本定理：
如果e1
,
e
是同一平面内的两个不共线
2
的向量，那么对于这个平面内的任一
向量a，有且仅有一对实数x, y，使a
xe1 ye2.
1.3 空间向量及其运算的坐标表示 课件(共45张PPT)
[解] (1)建立如图所示的空间直角坐标 系．点 E 在 z 轴上，它的 x 坐标、y 坐标均为 0，而 E 为 DD1 的中点，故其坐标为0，0，12.
由 F 作 FM⊥AD，FN⊥DC，垂足分别为 M，N， 由平面几何知识知 FM＝12，FN＝12， 故 F 点坐标为12，12，0. 点 G 在 y 轴上，其 x、z 轴坐标均为 0，
解决空间向量垂直、平行问题的有关思路 (1)若有关向量已知时，通常需要设出向量的坐标．例如， 设向量 a＝(x，y，z)． (2)在有关平行的问题中，通常需要引入参数．例如，已 知 a∥b，则引入参数 λ，有 a＝λb，再转化为方程组求解． (3)选择向量的坐标形式，可以达到简化运算的目的．
利用坐标运算解决夹角、距离问题
1．建立空间直角坐标系时，要考虑如何建系才能使点的 坐标简单、便于计算，一般是要使尽量多的点落在坐标轴上．
2．已知空间点的坐标、A(x1，y1，z1)，B(x2，y2，z2)向 量―A→B 的坐标等于终点坐标减起点坐标．即―A→B ＝(x2－x1， y2－y1，z2－z1)．
[跟踪训练] 1．(2019·福建三明高二期末质量检测)已知 A(1，－2,0)和向量
空间向量的坐标表示
[ 例 1] ( 链 接 教 材 P18 例 1) 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，建立适当的坐标系．
(1)写出 E，F，G，H 的坐标； (2)写出向量―E→F ，―G→H 的坐标．
又 GD＝34，故 G 点坐标为0，34，0. 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. (2)―E→F ＝―O→F －―O→E ＝12，12，－12， ―G→H ＝―O→H －―O→G ＝0，18，12.
空间向量的坐标和运算
空间向量的坐标和运算一、空间向量的坐标和运算1、空间直角坐标系在单位正方体$OABC$-$D$′$A$′$B$′$C$′中，以$O$点为原点，分别以射线$OA$，$OC$，$OD$′的方向为正方向，以线段$OA$，$OC$，$OD$′的长为单位长，建立三条数轴：$x$轴、$y$轴、$z$轴。
这时我们说建立了一个空间直角坐标系$Oxyz$，其中点$O$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、$xOz$平面。
2、空间向量的坐标一个向量在空间直角坐标系中的坐标等于表示向量的有向线段的终点坐标减去起点坐标。
如$A(x_1,y_1,z_1)$，$B(x_2,y_2,z_2)$，则$\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{O B}-\overrightarrow{O A}$=$(x_2-x_1$,$y_2-y_1$,$z_2-z_1)$。
3、空间向量的坐标运算设$\boldsymbol a(x_1,y_1,z_1)$，$\boldsymbol b(x_2,y_2,z_2)$，则（1）$\boldsymbol a+\boldsymbol b$=$(x_1+x_2,y_1+y_2,z_1+z_2)$。
（2）$\boldsymbol a-\boldsymbol b$=$(x_1-x_2,y_1-y_2,z_1-z_2)$。
（3）$\boldsymbol a·\boldsymbol b$=$x_1x_2+y_1y_2+z_1z_2$。
（4）$|\boldsymbol a|=\sqrt{x^2_1+y^2_1+z^2_1}$。
（5）$λ\boldsymbol a=（λx_1,λy_1,λz_1）$。
4、空间向量平行（共线）与垂直的充要条件设非零向量$\boldsymbol a(x_1,y_1,z_1)$，$\boldsymbol b(x_2,y_2,z_2)$，则$\boldsymbol a∥\boldsymbolb\Leftrightarrow\frac{x_1}{x_2}=\frac{y_1}{y_2}=\frac{z_1}{z_2}=λ(λ∈\mathbf {R})$。
空间向量及其运算的坐标表示(15张PPT)——高中数学人教A版选择性必修第一册
点的位置
向量位置
坐标
特点
x轴上
平行于x轴
(x,0,0)
纵、竖坐标均为0
y轴上
平行于y轴
(0,y,0)
横、竖坐标均为0
z轴上
平行于z轴
(0,0,z)
横、纵坐标均为0
Oxy平面上
平行于Oxy平面
(x,y,0)
竖坐标为0
Oyz平面上
平行于Oyz平面
(0,y,z)
横坐标为0
Ozx平面上
平行于Ozx平面
典例分析
例4如图，在正方体ABCD-A₁B₁C₁D₁ 中 ，E,F分别是BB₁ ,D₁B₁ 的中点，求证：EF⊥DA₁证明：不妨设正方体的棱长为1,建立如图所示的空间直角坐标系Oxyz, 则
典例分析
所以EF ·所以EF⊥DA₁,即EF⊥DA₁
,又A₁(1,0,1),D(0,0,0),
所以DA₁=(1,0,1)
深度探究
空间向量的坐标：在空间直角坐标系0xyz 中，给定向量a,作 0A=a,
由空间向量基本定理，
(1) 垂面法：过点A作三个平面分别垂直于x轴 ，y 轴 ，z轴于B,C,D三点，点B,C,D在x轴 ，y 轴 ，z 轴上的坐标分别为x,y,z,则(x,y,z)就是点 A的坐标。(2) 垂线段法：先确定点A在0xy平面内的射影A₁,由A₁A的长度及与z轴正方向的异同，确定竖坐标z, 再在0xy平面内确定点A₁ 的横坐标x 和纵坐标y, 那么点A的坐标就是(x,y,z).(3) 向量法：当向量的起点是原点时，向量坐标与向量终点的坐标相同。
例 1 如图，在长方体OABC-D'A'B'C′中 ，OA=3,0C=4,0D'=2,以为单位正交基底，建立如图所示的直角坐标系Oxyz。
高中数学-空间向量及其运算的坐标表示
第3讲 空间向量及其运算的坐标表示知识梳理1.空间向量运算的坐标表示若a ＝(a 1，a 2，a 3)，b ＝(b 1，b 2，b 3)，则： (1)a ＋b ＝(a 1＋b 1，a 2＋b 2，a 3＋b 3)； (2)a －b ＝(a 1－b 1，a 2－b 2，a 3－b 3)； (3)λa ＝(λa 1，λa 2，λa 3)(λ∈R )； (4)a ·b ＝a 1b 1＋a 2b 2＋a 3b 3；(5)a ∥b ⇔a ＝λb ⇔a 1＝λb 1，a 2＝λb 2，a 3＝λb 3(λ∈R )； (6)a ⊥b ⇔a ·b ＝0⇔a 1b 1＋a 2b 2＋a 3b 3＝0； (7)|a |＝a ·a ＝a 21＋a 22＋a 23；(8)cos 〈a ，b 〉＝a ·b|a ||b |＝a 1b 1＋a 2b 2＋a 3b 3a 21＋a 22＋a 23·b 21＋b 22＋b 23. 2．空间中向量的坐标及两点间的距离公式在空间直角坐标系中，设A (a 1，b 1，c 1)，B (a 2，b 2，c 2)，则： (1)AB →＝(a 2－a 1，b 2－b 1，c 2－c 1)； (2)d AB ＝|AB→|＝ (a 2－a 1)2＋(b 2－b 1)2＋(c 2－c 1)2 .考点1 空间直角坐标系【例1-1】（武汉期末）点(1P ，2，3)-关于xOz 平面对称的点的坐标是( ) A ．(1，2，3)B ．(1，2-，3)-C ．(1-，2，3)-D ．(1-，2-，3)【变式训练1-1】（河南月考）在空间直角坐标系Oxyz 中，点(1，2-，4)关于y 轴对称的点为( ) A ．(1-，2-，4)- B ．(1-，2-，4) C ．(1，2，4)-D ．(1，2，4)考点2 空间向量的坐标运算【例2-1】（钦州期末）已知(1a =，2，1)，(2b =，4-，1)，则2a b +等于( ) A ．(4，2-，0)B ．(4，0，3)C ．(4-，0，3)D ．(4，0，3)-【例2-2】（济南模拟）已知空间三点A (－2,0,2)，B (－1,1,2)，C (－3,0,4)，设a ＝AB →，b ＝AC →.(1)求a 与b 夹角的余弦值；(2)若k a ＋b 与k a －2b 互相垂直，求k 的值； (3)设|c |＝3，c ∥BC→，求c .【变式训练2-1】（菏泽期末模拟）已知a ＝(2，－1,3)，b ＝(0，－1,2)．求：(1)a ＋b ； (2)2a －3b ； (3)a ·b ；(4)(a ＋b )·(a －b )．【变式训练2-2】（烟台期末）已知A (1,0,0)，B (0，－1,1)，若OA →＋λOB →与OB →(O 为坐标原点)的夹角为120°，则λ的值为( )A.66 B ．－66C ．±66D ．±6考点3 空间两点间的距离【例3-1】（淄博调研）已知△ABC 的三个顶为A (3,3,2)，B (4，－3,7)，C (0,5,1)，则BC 边上的中线长为( )A ．2B ．3C ．4D ．5【变式训练3-1】（温州期中）点(1M -，2，3)是空间直角坐标系Oxyz 中的一点，点M 关于x 轴对称的点的坐标为 ，||OM = ．A 组-[应知应会]1．（安徽期末）空间直角坐标系中，点(2P ，1-，3)关于点(1M -，2，3)的对称点Q 的坐标为(( ) A ．(4，1，1)B ．(4-，5，3)C ．(4，3-，1)D ．(5-，3，4)2．（金牛区校级期中）点(3A ，2，1)关于xOy 平面的对称点为( ) A ．(3-，2-，1)- B ．(3-，2，1)C ．(3，2-，1)D ．(3，2，1)-3．（东阳市校级月考）已知点(1A ，2-，3)，则点A 关于原点的对称点坐标为( ) A ．(1-，2，3)B ．(1-，2，3)-C ．(2，1-，3)D ．(3-，2，1)-4．（茂名期末）已知向量(1,1,2)a =--及(4,2,0)b =-则a b +等于( ) A ．(3-，1，2)-B ．(5，5，2)-C ．(3，1-，2)D ．(5-，5-，2)5．（高安市校级期末）已知空间向量()()()1,,1,3,1,,,0,0,,(a x b y c z a b c xyz =-==+=则的值为 ) A ．2±B ．2-C ．2D ．06．（丰台区期末）已知(2AB =，3，1)，(4AC =，5，3)，那么向量(BC = ) A ．(2-，2-，2)- B ．(2，2，2)C ．(6，8，4)D ．(8，15，3)7．（多选）（三明期末）如图，在长方体1111ABCD A B C D -中，5AB =，4AD =，13AA =，以直线DA ，DC ，1DD 分别为x 轴、y 轴、z 轴，建立空间直角坐标系，则( )A ．点1B 的坐标为(4，5，3)B ．点1C 关于点B 对称的点为(5，8，3)- C ．点A 关于直线1BD 对称的点为(0，5，3) D ．点C 关于平面11ABB A 对称的点为(8，5，0)8．（公安县期末）在空间直角坐标系中，已知两点(5P ，1，)a 与(5Q ，b ，4)关于坐标平面xOy 对称，则a b += ．9．（温州期末）在平面直角坐标系中，点(1,2)A -关于x 轴的对称点为(1,2)A '--，那么，在空间直角坐标系中，(1B -，2，3)关于x 轴的对称轴点B '坐标为 ，若点(1C ，1-，2)关于xOy 平面的对称点为点C '，则||B C ''= ．10．（浙江期中）空间直角坐标系O xyz -中，点(1M ，1-，1)关于x 轴的对称点坐标是 ；||OM = ．11．（兴庆区校级期末）已知(2a =，3-，1)，(2b =，0，3)，(1c =，0，2)，则68a b c +-= ． 12．（辽阳期末）已知向量(2,3,1)a =-，(1,2,4)b =-，则a b += ．13．（越秀区期末）已知点(1A ，2，0)和向量(3a =，4，12)-，若2AB a =，则点B 的坐标是 ． 14．（黄浦区校级月考）已知向量(7,1,5),(3,4,7)a b =-=-，则||a b +=15．（青铜峡市校级月考）已知点A ，B 关于点(1P ，2，3)的对称点分别为A '，B '，若(1A -，3，3)-，(3A B ''=，1，5)，求点B 的坐标．16．（福建期中）已知空间三点(1A -，2，1)，(0B ，1，2)-，(3C -，0，2) （1）求向量AB AC 与的夹角的余弦值，（2）若向量3AB AC AB k AC -+与向量垂直，求实数k 的值．17．（扶余县校级月考）（Ⅰ）设向量(3a =，5，4)-，(2b =，0，3)，(0c =，0，2)，求：()a b c -+、68a b c +-． （Ⅱ）已知点(1A ，2-，0)和向量(1a =-，2，3)求点B 坐标，使向量AB 与a 同向，且．1.（襄阳期中）已知向量a ，b ，c 是空间的一个单位正交基底，向量a b +，a b -，c 是空间的另一个基底，若向量p 在基底a ，b ，c 下的坐标为(3，2，1)，则它在a b +，a b -，c 下的坐标为( )A ．15(,,1)22B ．51(,1,)22C ．15(1,,)22D ．51(,,1)222. （安庆质检）已知空间三点A (0,2,3)，B (－2,1,6)，C (1，－1,5)．(1)若AP →∥BC →，且|AP →|＝214，求点P 的坐标； (2)求以AB →，AC →为邻边的平行四边形的面积．。
空间向量运算的坐标表示精选全文完整版
在空间选定一点O和一个单位正交基底{i , j, k } 以点O为原
点，分别以 i , j, k 的正方向建立三条数轴：x 轴、y 轴、z 轴，
这样就建立了一个空间直角坐标系O —xyz . x 轴、y 轴、z 轴，都叫
做叫做坐标轴,点O 叫做原点，向量i , j, k都叫做坐标向量.通过
每两个坐标轴的平面叫做坐标平面.
练习 3⑵.如图，在平行六面体 ABCD-A1B1C1D1 中，
O 是 B1D1 的中点，求证：B1C∥面 ODC1.
证明：设 OD OD1
C1B1 c
a，C1D1 1（b a） 2
b，C1C c ,则 c ,若存在实数 x,
B1C c y ,使得
a ，C1O B1C xOD
1（a b）, 2 yOC1成立，
Eb p A
对向量 p 进行分解,
作 AB // b, BD // a, BC // c
O
D c p OB BA OC OD OE
C
B
xa yb zc
a
然后证唯一性
注：空间任意三个不共面向量都可以构成空
间的一个基底.如： a, b, c 3
例1 课本94页例4
推论：设点O、A、B、C是不共面的四点，则 对空间任一点P，都存在唯一的有序实数组 x、 y、z使OP xOA yOB zOC
22
学习小结:
1.基本知识： （1）向量的长度公式与两点间的距离公式； （2）两个向量的夹角公式。 2.思想方法：用向量计算或证明几何问题 时，可以先建立直角坐标系，然后把向量、点坐 标化，借助向量的直角坐标运算法则进行计算或 证明。
23
证明：如图，不妨设正方体的棱长为 1，
分别以 DA 、 DC 、 DD1 为单位正交基底
第一章 空间向量运算的坐标表示
问题 你能利用空间向量运算的坐标表示推导空间两点间的距离公 式吗？
提示 如图，建立空间直角坐标系Oxyz，
设P1(x1，y1，z1)，P2(x2，y2，z2)是空间中任意两点， P—1→P2＝O→P2－O→P1＝(x2－x1，y2－y1，z2－z1)，
于是|P—1→P2|＝
—→ —→ P1P2·P1P2
(2)求证：CF⊥平面BDE.
证明 因为正方形ABCD和四边形ACEF所在的平面相
互垂直，且CE⊥AC，所以CE⊥平面ABCD.
如图，以C为原点，建立空间直角坐标系Cxyz.
则 C(0,0,0)，A(
2， 2，0)，B(0， 2，0)，D(
2，0,0)，E(0,0,1)，F
22，
22，1.
所以C→F＝
x1－6＝3， 所以y1＋4＝－2，
z1－5＝5，
x1＝9， 解得y1＝－6，
z1＝10，
所以点C的坐标为(9，－6,10).
②求C→A·B→C； 解 因为C→A＝(－7,1，－7)，B→C＝(3，－2,5)， 所以C→A·B→C＝－21－2－35＝－58.
③若点 P 在 AC 上，且A→P＝12P→C，求点 P 的坐标.
且GH∥BD1，
所以m－－112＝－n1＝－112， 解得 m＝1，n＝12. 所以点 H 的坐标为1，12，0，
所以点H为线段AB的中点.
反思感悟 (1)判断两向量是否平行或垂直可直接利用向量平行或垂直 的充要条件；已知两向量平行或垂直求参数值，则利用平行、垂直的 充要条件，将位置关系转化为坐标关系，列方程(组)求解. (2)利用向量证明直线、平面平行或垂直，则要建立恰当的空间直角坐 标系，求出相关向量的坐标，利用向量平行、垂直的充要条件证明.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(3) 零 向 量 a b a b 0 a1b1 a 2b 2 a 3b 3 0 非 (4) a | ____ a a2 a3 | a (5)cos a,b _______
2 2 1 2 2
1.平 面 向 量 基 本 定 理 内 容 的
(6)dA B __________ __
104 2 442 ∴sin<a，b>＝ ＝ ， 51 3 17 104 ∴S▱＝2S△＝|a|· |b|sin<a，b>＝3× 17× ＝ 3 17 104.
【名师点评】 向量的数量积运算常用的处理 思路有两种，一是先求坐标再求点乘；另一个 是先利用多项式的乘法展开，再代入坐标求 解．在解题时应注意适当地选择求解方法．
例3
自我挑战 如图，已知正方体 ABCD-A1B1C1D1 的 棱长为 2， 建立直角坐标系， 求正方体各顶点的 坐标及向量BD1及 A1C的坐标． → →
例4
已知a＝(2，－1，－2)，b＝(0，－1,4)， 求： (1)(2a＋b)·a－2b)； ( (2)以a，b为邻边的平行四边形的面积． 【思路点拨】 (1)利用向量的坐标运算求出 2a＋b和a－2b的坐标，再利用向量的数量积求 解．(2)由a，b的坐标求出cos<a，b>后，转化 为sin<a，b>，再利用三，－2)＋(0，－1,4)
＝(4，－3,0)，
a－2b＝(2，－1，－2)－2(0，－1,4)＝(2,1，－
10)，
∴(2a＋b)· (a－2b)＝(4，－3,0)· (2,1，－10)
＝4×2＋(－3)×1＋0×(－10)＝5.
(2)∵a· b＝(2，－1，－2)· (0，－1,4) ＝2×0＋(－1)×(－1)＋(－2)×4＝－7， |a|＝ 22＋－1 2＋－2 2＝3， |b|＝ 02＋－1 2＋42＝ 17， －7 a· b 7 17 ∴cos<a，b>＝ ＝ ＝－ . 51 |a||b| 3 17
例2
【思路点拨】 利用重心 的概念，再结合图形求得 结果．
→ → → → 2→ → 【解】 ∵OG＝OA＋AG ，而AG ＝ AD ， ＝ AD 3 → → OD－OA， → 1 → → 又 D 为 BC 中点，∴OD＝ (OB＋OC)， 2 → → 2→ → 2 → → → 2 ∴OG＝OA＋ AD ＝OA ＋ (OD －OA)＝OA ＋ 3 3 3 1 → → 2→ 1 → → → 1 × (OB ＋OC )－ OA ＝ (OA ＋OB ＋OC )＝ (a 2 3 3 3 ＋b＋c)．
课堂互动讲练
考点突破
空间向量基本定理及应用
应用空间向量基本定理时， (1)若基确定，要充分利用向量加法、减法的三 角形法则和平行四边形法则，以及数乘向量的 运算律进行． (2)若没给定基时，首先选择基．选择时，要尽 量使所选的基向量能方便地表示其他向量，再 就是看基向量的模及其夹角是否已知或易求．
1 1 1 → → 1 1 ∴EF· ＝ × ＋(－ )× ＋ －2 ×0＝0. CF 2 2 2 2 → → ∴EF⊥CF，即 EF⊥CF. 1 → (2)由(1)知CE＝(0，－1， )， 2 → ∴|CE|＝
1 2＝ 5. 0 ＋－1 ＋ 2 2
2 2
例5：在正方体ABC A 1B1C1D1中，点E，F1 D 1 分别是A1B1，C1D1的一个四等分点，求B1与 E DF1所成角余弦 例6：正方体ABCD A 1B1C1D1中，点E，F分别 是BB1，D1B1的中点，求证：EF DA1
D1
F1 E1
C1
D1
F
A1
C1
A1
B1
B1
E D A B C A D B C
如图，在棱长为1的正方体ABCD- 1B1C1D1中， A E、F、G分别是DD1、BD、BB1的中点． (1)求证：EF⊥CF； (2)求CE的长．
7
【思路点拨】
建系
→ 确定所需点的坐标 → 求出相关向量的坐标 → 利用向量的夹角、距离公式求解 → 结论
【解】 (1)证明：建立如图所示的空间直角坐 标系 Dxyz， 0，0，1 ，C(0,1,0)， 则 D(0,0,0)，E 2 1，1，0 ，G1，1，1 . F2 2 2 1 → 1 1 ∴EF＝ 2，2，－2 ， 1 → 1 CF＝ 2，－2，0 .
5．空间中向量的坐标及两点间的距离公式 若 A(x1，y1，z1)，B(x2，y2，z2)，则 → (1)AB＝(x2－x1，y2－y1，z2－z1)； (2)dAB＝ 2 2 2 x2－x1 ＋ y2－y1 ＋ z2－z1 . (3)线段 AB 的中点坐标为
x1＋x2， y1＋y2， z1＋z2 . 2 2 2
→ → → → 2→ 21 → 而GH＝OH －OG ，又∵OH＝ OD ＝ · (OB ＋ 3 32 1 → OC)＝ (b＋c)， 3 1 1 → 1 ∴GH＝ (b＋c)－ (a＋b＋c)＝－ a. 3 3 3
已知在正四棱锥P-ABCD中，O为底面中心， 底面边长和高都是2，E，F分别是侧棱PA，PB的中 点，如图所示，以O为坐标原点，分别以射线DA， DC，OP的指向为x轴，y轴，z轴的正方向，建立空 间直角坐标系．分别写出点A，B，C，D，E，F的 坐标． 【思路点拨】 通过特殊点(中点、轴上的点)来 求其他点的坐标．
例1：如图M，N分别 是四面体OABC的边 OA，BC 的中点，P，Q是MN 的三等分点，用向量 ,OB OA OC表示OP和OQ
O
M
A
Q
P
C
N
B
如图所示，空间四边形 OABC 中，G、H 分别 → → → 是△ABC、△OBC 的重心，设OA＝a，OB＝b ，OC＝c ， → → 试用向量 a、b、c 表示OG和GH.