内容正文:
第2章
空间向量与立体几何
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2.1 空间直角坐标系
2.1.1 建立空间直角坐标系
2.1.2 空间两点间的距离
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[素养目标] 1.会建立恰当的空间直角坐标系,能写出空间直角坐标系中各点的坐标.2.掌握空间两点间的距离公式,并会利用公式求空间两点间的距离.3.发展直观想象、数学抽象、数学运算的学科素养.
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一、空间直角坐标系
1.空间直角坐标系的建立
在空间中任取一点O,以O为原点,作三条两两垂直的有向直线Ox,Oy,Oz,在这三条直线上选取共同的____________,分别建立坐标轴,依次称为x轴、y轴、z轴,从而组成了一个空间直角坐标系_______________.在空间直角坐标系O-xyz中,由两条坐标轴确定的平面叫坐标平面,分别称为_________平面,_________平面,_________平面.
2.画法:画空间直角坐标系O-xyz时,一般使∠xOy=______________,∠yOz=_________.
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长度单位
O-xyz
xOy
yOz
xOz
135°(或45°)
90°
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3.右手系:建立空间直角坐标系时,一般将x轴和y轴放置在水平面上,那么z轴就垂直于水平面.它们的方向通常符合右手螺旋法则,即伸出右手,让四指与大拇指垂直,并使四指先指向x轴正方向,然后让四指沿握拳方向旋转90°指向y轴正方向,此时大拇指的指向即为z轴正方向.我们也称这样的坐标系为右手系.(如图)
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4.利用空间直角坐标系确定点的位置
(1)空间直角坐标系中,任意一点P的位置可由有序实数组___________来确定,点P与有序实数组____________之间建立了____________关系.
此时,有序实数组____________称为点P的坐标,记作____________,其中x称为点P的_________,y称为点P的_________,z称为点P的_________.
(x,y,z)
(x,y,z)
一一对应
(x,y,z)
P(x,y,z)
横坐标
纵坐标
竖坐标
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(2)在空间直角坐标系中,原点的坐标为__________________,x轴上的点的坐标为_______________,y轴上的点的坐标为_________________,z轴上的点的坐标为______________,xOy平面内的点的坐标为______________,yOz平面内的点的坐标为______________,xOz平面内的点的坐标为___________.
O(0,0,0)
(x,0,0)
(0,y,0)
(0,0,z)
(x,y,0)
(0,y,z)
(x,0,z)
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理解1 确定空间中任意一点的坐标
【典例1】 如图所示,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,|AB|=4,|AD|=3,|AA1|=5,N为棱CC1的中点,分别以AB,AD,AA1所在的直线为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系.
理解
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(1)求点A,B,C,D,A1,B1,C1,D1的坐标;
(2)求点N的坐标.
【解】 (1)由已知,得A(0,0,0),由于点B在x轴的正半轴上,|AB|=4,故B(4,0,0).
同理可得,D(0,3,0),A1(0,0,5).
由于点C在坐标平面xOy内,BC⊥AB,CD⊥AD,故C(4,3,0).
同理可得,B1(4,0,5),D1(0,3,5).
与点C的坐标相比,点C1的坐标中只有竖坐标不同,所以|CC1|=|AA1|=5,则C1(4,3,5).
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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P的坐标的方法
一般先找到点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.
思维·升华
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应用
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理解2 空间中点的对称问题
【典例2】 在空间直角坐标系中,点P(-2,1,4).
(1)求点P关于x轴的对称点的坐标;
(2)求点P关于xOy平面的对称点的坐标;
(3)求点P关于点M(2,-1,-4)的对称点的坐标.
【解】 (1)由于