《高中數學 431、2 空間直角坐標系、空間兩點間的距離公式課件 新人教A版必修2》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《高中數學 431、2 空間直角坐標系、空間兩點間的距離公式課件 新人教A版必修2(44頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、 43空間直角坐標系空間直角坐標系43.1空間直角坐標系空間直角坐標系43.2空間兩點間的距離公式空間兩點間的距離公式 1以點O為坐標原點,建立三條兩兩互相垂直的數軸 軸、軸、軸,這時稱建立了一個空間直角坐標系Oxyz. 教材中所用的坐標系都是,其規(guī)則是: 2數軸Ox上點M用實數x表示,直角坐標平面上的點M用一對有序實數表示,建立空間直角坐標系后,空間的點M可用有序實數組 表示右手直角坐標系讓右手拇指指向x軸正方向,食指指向y軸正方向,則中指能指向z軸正方向(x,y)(x,y,z)xyz 3空間內兩點M(x1,y1,z1),N(x2,y2,z2),則|MN| 4在如圖的正方體中,已標出了原點、
2、x軸和z軸正向,請畫出y軸正向答案5空間兩點A(1,0,1)、B(2,0,0)之間的距離為 .6在空間直角坐標系中,已知點A(1,0,2),B(1,3,1),點M在y軸上,且M與A與B的距離相等,則M的坐標是_答案(0,1,0)解析由題意可設M(0,y,0),又|MA|MB|,本節(jié)學習重點:空間直角坐標系的建立本節(jié)學習難點:確定點在空間直角坐標系中的坐標和由坐標確定點的位置 1空間直角坐標系的建立 (1)在數軸上,一個實數就能確定點的位置;在坐標平面上,一對有序實數(x,y)才能確定一點的位置;在空間確定一點的位置需要三個實數,如要確定一架飛機在空中的位置,我們不僅要指出地面上的經度、緯度,還
3、需要指出飛機距地面的高度 如下圖,OABCDABC是單位正方體,以O為原點,分別以射線OA、OC、OD的方向為正方向,以線段OA、OC、OD的長為單位長,建立三條數軸:x軸、y軸、z軸,這時我們說建立了一個空間直角坐標系Oxyz,x軸、y軸、z軸叫做坐標軸,通過每兩個坐標軸的平面叫做坐標平面,分別稱為xOy平面、yOz平面、zOx平面 在空間直角坐標系中,三條坐標軸兩兩互相垂直,軸的方向通常按右手系選擇 方法(一):從z軸的正方向看,x軸正半軸沿逆時針方向旋轉90能與y軸的正半軸重合; 方法(二):讓右手拇指指向x軸正方向,食指指向y軸的正方向,則中指能指向z軸的正方向; 方法(三):伸開右手
4、,讓四指指向x軸正向,拇指指向z軸正方向,則四指自然彎曲90就指向y軸的正向 (2)在平面上畫空間直角坐標系Oxyz時,常使xOy135,yOz90. 2空間直角坐標系中,點的坐標的確定 如下圖,設M為空間一個定點,過M分別作垂直于x軸、y軸、z軸的平面,依次交x軸、y軸、z軸于點P、Q、R.設點P、Q和R在x軸、y軸和z軸上的坐標分別為x、y、z.那么點M就對應唯一的有序數組(x,y,z)記作M(x,y,z)其中x,y,z也可稱為點M的坐標分量 反之,任意三個實數的有序數組(x,y,z),就能確定空間一個點的位置與之對應我們可以在x軸、y軸、z軸上依次各取坐標為x、y、z的點P、Q、R,分別
5、過P、Q、R各作一個平面,分別垂直于x軸、y軸、z軸,這三個平面的唯一交點就是有序實數組(x,y,z)確定的點M. 一般地,確定點P(x,y,z)的位置的方法為:先在xOy平面內,找到點P1(x,y,0)(和平面直角坐標系找法一樣)從P1沿與z軸平行的直線,區(qū)分正負,找到點P(x,y,z)與z軸正向相同為正,否則為負 這樣,我們就在空間任意一點M與三個有序的實數組(點的坐標)之間,建立起一一對應的關系M(x,y,z) 其中x叫做點M的橫坐標,也叫點M的x坐標;y叫做點M的縱坐標,也叫點M的y坐標;z叫做點M的豎坐標,也叫點M的z坐標 xOy平面(通過x軸和y軸的平面)是坐標形如(x,y,0)的
6、點構成的點集,其中x、y為任意實數; yOz平面(通過y軸和z軸的平面)是坐標形如(0,y,z)的點構成的點集,其中y,z為任意實數; xOz平面(通過x軸和z軸平面)是坐標形如(x,0,z)的點所構成的點集,其中x,z為任意實數 x軸是坐標形如(x,0,0)的點構成的點集,其中x為任意實數; y軸是坐標形如(0,y,0)的點構成的點集,其中y為任意實數; z軸是坐標形如(0,0,z)的點構成的點集,其中z為任意實數 坐標軸或坐標平面上的點的坐標特點是:“無誰誰為0” 3三個坐標平面把空間分為八部分,每一部分稱為一個卦限在坐標平面xOy上方,分別對應該坐標平面上四個象限的卦限,稱為第、第、第、
7、第卦限;在下方的卦限稱為第、第、第、第卦限 在每個卦限內,點的坐標各分量的符號是不變的例如在第卦限內,三個坐標分量x,y,z都為正數;在第卦限內,x為負數,y、z為正數 4空間兩點間的距離公式 設P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),則 例1在正方體ABCDA1B1C1D1中,E、F分別是BB1,D1B1的中點,棱長為1,求E、F點的坐標已知點A在空間直角坐標系Oxyz中的坐標為(2,4,3),試建立空間直角坐標系,畫出該點的位置解析先在x軸上找到表示2的點,過該點作y軸的平行線,在y軸上找到表示4的點,過該點作x軸的平行線,兩直線相交于P點,過P點作z軸的平行線,與z軸負方向同
8、向的方向上截取3個單位,即得A點.例2已知VABCD為正四棱錐,O為底面中心,AB2,VO3,試建立空間直角坐標系,并寫出各頂點的坐標解析因為所給幾何體為正四棱錐,其底面為正方形,對角線相互垂直,故以O為原點,互相垂直的對角線AC、BD所在直線為x軸、y軸,OV為z軸建立如圖所示坐標系點評本題中由于所給幾何體是正四棱錐,故建系方法比較靈活,除答案所給方案外,也可以正方形ABCD的任一頂點為原點,交于這一頂點的兩條邊所在直線分別為x軸,y軸建系如以A為頂點AB,AD所在直線分別為x軸、y軸建系,等等 例3(1)已知點A(1,2,11),B(4,2,3),C(6,1,4),則ABC的形狀是() A
9、等腰三角形 B等邊三角形 C直角三角形 D等腰直角三角形 (2)點B是點A(1,2,3)在坐標平面yOz內的射影,則|OB|等于()答案(9,0,0)或(1,0,0) 例4在平面直角坐標系中,點P(x,y)的幾種特殊的對稱點的坐標如下: (1)關于原點的對稱點是P(x,y), (2)關于x軸的對稱點是P(x,y), (3)關于y軸的對稱點是P(x,y), 那么,在空間直角坐標系內,點P(x,y,z)的幾種特殊的對稱點坐標: (1)關于原點的對稱點是P1_; (2)關于橫軸(x軸)的對稱點是P2_; (3)關于縱軸(y軸)的對稱點是P3_;(4)關于豎軸(z軸)的對稱點是P4_;(5)關于xOy
10、坐標平面的對稱點是P5_;(6)關于yOz坐標平面的對稱點是P6_;(7)關于zOx坐標平面的對稱點是P7_.解析(1)(x,y,z);(2)(x,y,z);(3)(x,y,z);(4)(x,y,z);(5)(x,y,z);(6)(x,y,z);(7)(x,y,z) 總結評述:記憶方法:“關于誰對稱誰不變,其余變相反”,如,關于x軸對稱的點,橫坐標不變,縱坐標、豎坐標變?yōu)樵瓉淼南喾磾?;關于xOy坐標平面對稱的點,橫、縱坐標不變,豎坐標變?yōu)樵瓉淼南喾磾翟O點B是點A(2,3,5)關于xOy坐標面的對稱點,則 ()答案A解析點A(2,3,5)關于坐標平面xOy的對稱點是B(2,3,5),解析據空間點
11、的坐標的確定方法,我們來確定M的橫坐標:P、Q、M在xoy坐標平面上的射影為P1,Q1,M1,則PP1QQ1MM1,M為PQ中點,M1為P1Q1的中點又P1、Q1、M1在x軸上射影為P2、Q2、M2,則P1P2Q1Q2M1M2,M2為P2Q2的中點由空間點的坐標定義知,P2,Q2的橫坐標分別為x1,x2, 已知A(1,2,1),C與A關于平面xOy對稱,B與A關于x軸對稱,則B,C兩點間的距離和BC中點的坐標依次為_答案4(1,0,1)解析由已知得C(1,2,1),B(1,2,1),一、選擇題1點A(2,0,3)在空間直角坐標系的位置是()Ay軸上 BxOy平面上CxOz平面上 DyOz平面上答案C2點M(2,3,1)關于坐標原點的對稱點是()A(2,3,1) B(2,3,1)C(2,3,1) D(2,3,1)答案A答案B答案B二、填空題5已知三角形的三個頂點A(2,1,4),B(3,2,6),C(5,0,2),則BC邊上的中線長為_答案7解析BC中點D的坐標為(1,1,2)