空间直角坐标系课件安徽省淮南第四中学高二上学期数学人教A版选择性必修第一册

空间向量基本定理

特别地，如果空间的一个基底中的三个基向量两两垂直，且长度都为1，那么这个基底叫做单位正交基底，常用{i，j，k}表示．把一个空间向量分解为三个两两垂直的向量，叫做把空间向量进行正交分解．|i|＝|j|＝|k|＝1.且i·j＝j·k＝i·k＝0，这是其他一般基底所没有的．

如果三个向量

a，b，c不共面，那么对任意一个空间向量

p，存在唯一的有序实数组(x，y，z)，

p＝xa＋yb＋zc．1.空间直角坐标系

(1)定义

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,它们都叫做坐标轴.这时我们就建立了一个空间直角坐标系Oxyz.xyzOjik

点O叫做原点，向量都叫做坐标向量.通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面，分别称为Oxy平面，Oyz平面，Oxz平面。它们把空间分成八个部分xyzO(2)画法①画轴画空间直角坐标系Oxyz时，一般使∠xOy=135°(或45°),∠yOz=90°.②建系建立右手直角坐标系.

在空间直角坐标系中,让右手拇指指向x轴的正方向,食指指向y轴的正方向,如果中指指向z轴的正方向,则称这个坐标系为右手直角坐标系.Oxyz2.点的坐标在空间直角坐标系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,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}下与向量OA对应的有序实数组(x,y,z),叫做点A在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.xyzOA(x,y,z)ijk3.向量的坐标

在空间直角坐标系Oxyz中,给定向量a,由空间向量基本定理,存在唯一的有序实数组(x,y,z),使a=xi+yj+zk.有序实数组(x,y,z)叫做a在空间直角坐标系Oxyz中的坐标,可简记作a=(x,y,z).这样在空间直角坐标系中，空间中的点和向量都可以用三个有序实数表示.xyzOijkA(x,y,z)1、在空间坐标系Oxyz中，(分别是与x轴、y轴、z轴的正方向相同的单位向量)则AB的坐标为

，点B的坐标为

。2、点M（2,-3,-4）在坐标平面xoy、xoz、yoz内的正投影的坐标分别为

，关于原点的对称点为

，关于x轴的对称点为

，关于y轴的对称点为

，关于z轴的对称点为

，(1,-2,-3)不确定（2,-3,0）（2,0,-4）（0,-3,-4）（-2,3,4）（2,3,4）（-2,-3,4）（-2,3,-4）在坐标平面的正投影，缺哪个轴，则该值为0.关于哪个轴对称，则该值不变，其余互为相反数.题型一求空间点的坐标例1在长方体ABCD－A1B1C1D1中，AD＝3，AB＝5，AA1＝4，建立适当的坐标系写出此长方体各顶点的坐标．C(D)A1B1C1D1AB如图，以DA所在直线为x轴，以DC所在直线为y轴，DD1所在直线为z轴建立空间直角坐标系Oxyz．所以D(0,0,0)．Oxyz同理：C(0,5,0)，D1(0,0,4)．点B在x轴，y轴，z轴射影分别为A，C，O，它们在坐标轴上的坐标分别为3,5,0，所以点B的坐标为(3,5,0)．同理得A1(3,0,4)，C1(0,5,4)．由B1在Oxy平面内的射影为B(3,5,0)，所以B1的横坐标为3，纵坐标为5，因为B1在z轴上的射影为D1(0,0,4)，所以B1的竖坐标为4，所以点B1的坐标为(3,5,4)．C(D)A1B1C1D1ABOxyz如图所示，四棱锥D­OABC中，建立空间直角坐标系Oxyz，若OD＝2，OA＝4，OC＝6，M是BD的中点，求点M的坐标．ABCODMzxy法一：点M在x轴，y轴，z轴上的射影分别为M1，M2，M3，它们在坐标轴上的坐标分别为2，3，1，所以点M的坐标是(2，3，1)．如图所示的空间直角坐标系中，四边形ABCD是正方形，AB＝2，PA＝4，则PD的中点M的坐标为________．BACDPxyzMO点M在x轴、y轴、z轴上的射影分别为M1，O，M2，题型二求空间向量的坐标xyzOABB1A1O1D()用坐标表示空间向量的步骤观图形充分观察图形特征用运算建坐标系根据图形特征建立空间直角坐标系综合利用向量的加减及数乘运算将所求的向量用已知的基向量表示出来，确定坐标定结果ABCDMN因为PA＝AB＝AD＝1，PA⊥平面ABCD，AB⊥AD，以AD，AB，AP所在直线为坐标轴建立空间直角坐标系如图所示．xyz题型三空间向量的坐标应用角度1对称问题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Oxy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．(1)由于点P关于x轴对称后，它在x轴的分量不变，在y轴、z轴的分量变为原来的相反数，所以对称点为(－2，－1，－4)．(2)由于点P关于Oxy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(－2，1，－4)．点M为线段PP1的中点，由中点坐标公式，可得P1(6，－3，－12)．角度2

距离问题如图所示，在长方体ABCD－A1B1C1D1中，|AB|＝|AD|＝3，|AA1|＝2，点M在A1C1上，|MC1|＝2|A1M|，N在D1C上且为D1C的中点，求线段MN的长度．CDA1B1C1D1ABNM如图所示，分别以AB，AD