爱因斯坦智能方程

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爱因斯坦质能方程

爱因斯坦质能方程

爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程“E=mc²”这个简短的等式,是人类科学历史上最著名和重要的等式之一。

这个等式被称为爱因斯坦质能方程,它连接了质量和能量之间的关系,以及物质和能量之间的转化关系。

本文将对这个等式进行详细的阐述及解析。

1. 能量的定义在介绍爱因斯坦质能方程之前,我们需要先了解能量的概念。

在物理学中,能量是指物体所拥有的能够产生动作或变化的性质。

能量通常被认为是一个系统可以执行工作的能力。

它可以以许多不同的方式表达,例如电能、热能、化学能、动能等等。

能量的名称和测量单位取决于它的来源和性质。

在国际单位制中,能量的标准单位是焦耳(J),这是由物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳首次定义的。

1焦耳(J)等于在物体上施加一牛顿的力使其移动一米所需的功。

2. 物质的定义物质是构成物质宇宙的一切东西的总称。

它包括我们周围的所有物体、空气、液体、气体、动植物、人类等等。

物质是存在的必要条件,离开了物质,就没有物理存在。

物质的特征是有质量、占据空间,且具有惯性。

3. 质量能量等价原理爱因斯坦的质量能量等价原理是爱因斯坦相对论的重要基石之一。

这个原则指出,质量和能量之间存在着等效性。

换句话说,这个原理表明,当物体运动时其质量将随之变化,同时也意味着质量可以被转化成能量。

质量和能量之间的等价性体现在爱因斯坦著名的质能方程中。

4. 爱因斯坦质能方程爱因斯坦质能方程指出,物质和能量之间存在等价性。

这个等式可以写成:E=mc²其中E代表能量,m代表物质的质量,c代表光速。

这个方程表明,物质的质量和它所包含的能量之间存在一个等式关系。

这个方程的意义不能被低估,因为它改变了我们对物质和能量之间关系的理解。

传统上,人们认为物质是一种固有的东西,而能量只是一个物质的属性。

通过爱因斯坦质能方程,我们发现物质和能量并非两种完全不同的物质,而是等价的两种形式。

5. 方程的推导爱因斯坦质能方程的推导是基于相对论的基本原理。

15.简述爱因斯坦质能关系式及其意义。

15.简述爱因斯坦质能关系式及其意义。

爱因斯坦的质能关系式,也被称为质能等效原理,是由物理学家爱因斯坦在狭义相对论中提出的经典方程式。

该方程式的数学形式为E=mc²,其中E代表能量,m代表物体的质量,c代表光速。

质能关系式的意义在于揭示了物质与能量之间的等效性,它表明质量可以转化为能量,而能量也可以转化为质量。

这种等效性在爱因斯坦的理论中颠覆了牛顿力学中质量守恒的观念,引发了科学界的革命性改变。

质能关系式的意义有以下几个方面:
1. 质能等效原理:质能关系式揭示了质量和能量可以相互转化,从而建立了质量和能量之间的等效原理。

这一原理为核能、核武器等能量释放现象提供了理论基础。

2. 原子能的开发利用:质能关系式的发现和应用为原子能和核能的开发利用提供了基础。

它表明微小的质量差异可以对应巨大的能量变化,从而推动了核裂变和核聚变等反应的研究和应用。

3. 科学理论的革新:质能关系式的提出对物理学领域产生了深远的影响,特别是在相对论和量子力学的发展中起到了重要的作用。

它改变了人们对质量和能量关系的认识,推动了科学理论的革新。

总之,爱因斯坦的质能关系式揭示了物质和能量之间的等效性,为能源、原子能、相对论等领域的研究和应用提供了理论基础,并对科学的发展产生了深远的影响。

科学公式 改变世界的十个公式

科学公式 改变世界的十个公式

科学公式改变世界的十个公式一、质能方程(E=mc²):爱因斯坦的质能方程改变了我们对宇宙的认知,揭示了质量和能量之间的等价关系。

这个公式不只是理论上的突破,更是在核能领域实践中的重大进展。

二、万有引力定律(F=G*(m₁*m₂)/r²):牛顿的万有引力定律解释了物体之间的引力作用,为行星运动和天体力学提供了基础。

这个公式的发现使得人类能够预测和探索宇宙中的各种天体现象。

三、电磁感应定律(ε=-dΦ/dt):法拉第的电磁感应定律揭示了磁场变化引起的感应电动势,为电磁学和电力工程的发展提供了重要基础。

这个公式的应用使得发电机的设计和电磁设备的使用成为可能。

四、布鲁涅尔定律(n₁sinθ₁=n₂sinθ₂):布鲁涅尔定律描述了光在两个介质之间的折射规律,为光学和光通信技术奠定了基础。

这个公式的应用使得光学器件的设计和光纤通信的实现成为现实。

五、热力学第一定律(ΔU=Q-W):热力学第一定律表明了热量、功和内能之间的关系,为能量守恒定律提供了数学表达。

这个公式的应用使得能源转化和利用的过程能够被准确计算和优化。

六、斯特藩-玻尔兹曼定律(P=AεσT⁴):斯特藩-玻尔兹曼定律描述了黑体辐射的功率与温度之间的关系,为热辐射和热能转化的研究提供了基础。

这个公式的应用使得太阳能和热能利用的技术得以发展。

七、薛定谔方程(iħ∂ψ/∂t=Hψ):薛定谔方程是量子力学的基本方程,描述了微观粒子的运动和性质。

这个公式的发现使得我们能够理解和解释微观世界的奇妙现象。

八、爱因斯坦场方程(Gμν=8πGTμν):爱因斯坦场方程描述了引力的几何性质,为广义相对论提供了数学表达。

这个公式的发现揭示了时空的弯曲和引力的本质,深刻影响了宇宙学和黑洞研究。

九、微积分基本定理(∫f'(x)dx=f(x)+C):微积分基本定理将微分和积分联系起来,为数学分析提供了重要工具。

这个公式的应用使得曲线的面积、物体的体积和速度的变化等问题可以被精确计算。

爱因斯坦的质能方程的理解

爱因斯坦的质能方程的理解

质能方程E=mc2说明,当一个物体的运动质量为m时,它运动时蕴含的总能量为E。

总能量E包括物体的动能和静能。

在物体的运动速度不是很大时,动能E k =(1/2) m0v2,m0是静止质量。

静能E0即物体静止时具有的总内能(包括分子动能、分子间的势能,使原子与原子结合在一起的化学能,使原子核与电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能,等等),E0=m0c2。

所以E= mc2= E0 +Ek。

E=mc2说明了一个物体所蕴含的总能量与质量之间的关系。

∆E=∆mc2说明了一个物体质量改变,总能量也随之改变。

两式含义表明,质能方程没有“质能转化”的含义,质能方程只反映质量和能量在量值上的关系,二者不能相互转化。

对一个封闭系统而言,质量是守恒的,能量也是守恒的。

在物质反应和转化过程中,物质的存在形式发生变化,能量的形式也发生变化,但质量并没有转化为能量。

质量和能量都表示物质的性质,质量描述惯性和引力性,能量描述系统的状态。

那么,质量亏损又是怎么回事呢?我们可以看到,质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下,系统能量减少,质量自然就减少了。

当系统的质量减少∆m时,系统的能量就减少了∆E,减少的能量向外辐射出去了。

减少的质量转化为光子的质量,减少的能量转化为光子的能量!虽然光子的静止质量为0,但在光子的辐射过程中,具有能量E=hυ,所以运动的光子具有一定的质量。

光子运动的速度始终为c,E=hυ= mc2,所以当一个光子的频率为υ时,它的质量为m= hυ/ c2。

质能方程E=mc2说明,当一个物体的运动质量为m时,它运动时蕴含的总能量为E。

总能量E包括物体的动能和静能。

在物体的运动速度不是很大时,动能E k =(1/2) m0v2,m0是静止质量。

静能E0即物体静止时具有的总内能(包括分子动能、分子间的势能,使原子与原子结合在一起的化学能,使原子核与电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能,等等),E0=m0c2。

高中物理-质能方程-爱因斯坦质能方程

高中物理-质能方程-爱因斯坦质能方程

质能方程-爱因斯坦质能方程E=mc²质能方程简述爱因斯坦质能方程的表达式为:E=mc²公式中,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速(光速为常量,其数值大小c=299792.458km/s)。

质能方程由阿尔伯特·爱因斯坦提出。

该方程主要用来解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量。

质能方程表述了质量和能量之间的关系,所以不违背质量守恒定律与能量守恒定律。

质能方程公式说明,物质可以转变为辐射能(能量),辐射能也可以转变为物质。

这一现象并不意味着物质会被消灭,而是物质的静质量转变成另外一种运动形式。

爱因斯坦1905年发表的论文——《物体的惯性是否决定其内能》中首次提到了质能方程E=mc²。

质能方程公式质能方程公式:E=mc²公式中,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速。

针对我们高中生,我更建议大家这样记忆质能方程公式:△E=△mc²这是因为我们高中物理题中,总是研究质量亏损及其对应的能量释放。

什么是质量亏损呢?什么是质量亏损?这里举一个例子,便于同学们理解什么是质量亏损,以及质量亏损所释放的能量。

比如说有0.1kg的铀,发生了核变后,铀元素变为了其他元素,而其他所有元素的总质量,只有0.09kg,其他的质量呢?消失了。

消失的质量为△m=0.01kg,同学们根据爱因斯坦质能方程公式△E=△mc²可以估算下大概释放多少的能量,这个数字是不是超乎你的想象?当然啦,上面举的例子,并不是原子弹爆破的真实数据,笔者这里仅仅是希望同学们搞懂质量亏损是什么意思。

原子弹之父是爱因斯坦吗?虽然有一种说法,说爱因斯坦是原子弹之父,其实是个误解。

原子弹之父,其实是奥本海默。

核裂变在质能方程出来之前,已经被学者们发现了,但是确没有合理的解释。

也正是因为爱因斯坦的质能方程,某种程度上推动了原子弹的研究进程。

只有质能方程可以解释,为什么原子弹有这么大的威力。

质能方程文档

质能方程文档

质能方程1. 引言质能方程(E=mc^2)是由爱因斯坦在1905年提出的相对论理论中的核心方程之一。

这个简单而重要的方程揭示了质量和能量之间的等价关系。

质能方程的重要性得到了实验证实,对理解物质和能量转化的本质有着深远的影响。

本文将详细介绍质能方程的原理和应用。

2. 质能方程的原理质能方程的核心观点是质量和能量是可以相互转化的,它们之间存在等价关系。

具体而言,质能方程表明一个物体的能量(E)等于其质量(m)乘以光速(c)的平方。

数学表达式为:E = mc^2其中,E代表能量,m代表质量,c代表光速。

这个方程的重要性在于它揭示了物质和能量之间并没有根本的区别,它们只是存在形式不同,可以相互转化的两种表现形式。

质能方程的原理是爱因斯坦在发展相对论理论时得出的结论。

3. 质能方程的应用质能方程的应用涉及到许多领域,下面将介绍其中一些重要的应用。

3.1 原子核能量质能方程对于解释原子核能量的来源提供了重要的解释。

根据质能方程,原子核的质量缺损(差距)引起了大量的能量释放。

例如,在核裂变和核聚变过程中,原子核的质量会发生变化,质量减少的差值将转化为能量释放出来。

3.2 核反应堆和核武器质能方程的应用之一是在核反应堆和核武器中。

在核反应堆中,通过裂变过程将重核的质量缺损转化为能量,用于产生热能。

而在核武器中,核裂变和聚变过程释放出的能量可以达到巨大的程度,引发核爆炸。

3.3 核聚变在太阳中的应用质能方程为解释太阳等恒星的能量来源提供了重要的理论基础。

太阳内部的核聚变反应将氢聚变为氦,质量缺损释放出大量的能量,使得太阳持续发光和释放热能。

4. 实验证实质能方程质能方程在实验中得到了充分的验证,下面介绍一些著名的实验证实。

4.1 费米实验费米实验是用来验证质能方程的精确性的经典实验之一。

费米等科学家在1947年通过氘核与快速中子碰撞的实验,首次成功实现了质能方程的实验验证。

4.2 核反应堆和核武器的应用核反应堆和核武器的实际应用也是质能方程得到验证的重要途径。

质能方程的推导

质能方程的推导

质能方程的推导
质能方程是爱因斯坦提出的一个经典物理学公式,它描述了物质
和能量之间的转换关系。

具体而言,质能方程指出,物质的质量与其
所含能量之间存在一一对应关系,可以用以下公式表示:E = mc²,其
中E代表能量,m代表物质的质量,c代表光速。

这个方程的推导涉及到许多高深的物理知识,但其核心思想是将
能量和物质看作等价的概念。

爱因斯坦在研究光子运动的过程中发现,光子的能量与其频率之间存在一定的关系,也就是电磁波的能量与频
率成正比。

他进一步推论,物质的能量也与其“震荡”程度有关,而
物质的质量则是能量和光速的平方比值,即$m=\frac{E}{c^2}$。

这个推导过程可以用实验证明,例如将一个物体加热到非常高的
温度,会发现它的质量变化很小但能量却增加了很多,从而验证了质
能方程的正确性。

质能方程在现代物理学中具有重要的意义,不仅可
以解释原子核中能量释放的过程,还为核能利用和核武器开发提供了
理论基础。

质能方程的详细推导过程

质能方程的详细推导过程

质能方程的详细推导过程质能方程,也被称为爱因斯坦质能方程,是由著名科学家爱因斯坦于1905年提出的,它描述了能量与质量之间的关系。

这个方程被表示为E=mc²。

其中,E代表能量,m代表质量,c代表光速。

下面我将详细推导质能方程的过程。

爱因斯坦的质能关系的出发点是对于光的特性的研究。

他在研究电磁辐射时发现,光的能量是与其频率相关的。

他的第一个重要发现是,光的能量正比于其频率。

即E∝v。

这就意味着更高频率的光波具有更高的能量。

接下来,爱因斯坦设想了一个反向的过程,即能量可以转化为质量。

假设从一个物体中释放出能量E,那么这个能量应该导致物体本身的质量减少。

换句话说,能量损失应该导致质量损失。

为了确定这种能量-质量转化的关系,爱因斯坦考虑了光的传播速度。

他注意到,光的传播速度在所有参考系中都是相同的,并且非常快。

这导致了一个问题:以光速c传播的能量对应的质量是多少?为了回答这个问题,我们首先对经典力学中的动能公式进行了回顾,即动能K等于质量m乘以速度v的平方的一半,即K=1/2mv²。

接下来,我们要确定这个能量是否等于传播速度为c的光的能量。

为此,我们将寻找相应的能量-质量转化关系。

考虑一束光,它的能量为E,传播速度为c,并设其质量为m。

由公式K=1/2mv²,我们可以将速度v替换为恒定传播速度c。

这样,我们可以将能量E表示为E=1/2mc²。

接下来的步骤是通过引入圆周运动的概念推导出最终的质能方程。

考虑一个以速度v绕半径r做匀速圆周运动的粒子。

根据牛顿力学,粒子所受向心力F应满足F=mv²/r。

我们可以将圆周运动中的速度v替换为光速c,将质量m替换为能量E。

这样,我们得到的方程为F=E/r。

我们还知道,能量和质量之间存在着牛顿引力定律中的万有引力常数G。

根据引力定律,引力F等于G乘以两个物体的质量之积,除以距离的平方,即F=GMm/r²。

将两个方程F=E/r和F=GMm/r²相等,我们得到E/r=GMm/r²。

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0000()()022D x xE y y x x y yF ++++++=. 当00(,)x y 圆外时, 0000()()022D x x E y y x x y y F ++++++=表示过两个切点的切点弦方程.②过圆外一点的切线方程可设为00()y y k x x -=-,再利用相切条件求k ,这时必有两条切线,注意不要漏掉平行于y 轴的切线.③斜率为k 的切线方程可设为y kx b =+,再利用相切条件求b ,必有两条切线.(2)已知圆222x y r +=.①过圆上的000(,)P x y 点的切线方程为200x x y y r +=;②斜率为k 的圆的切线方程为y kx =±.92.椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的参数方程是cos sin x a y b θθ=⎧⎨=⎩.93.椭圆22221(0)x y a b a b+=>>焦半径公式)(21c a x e PF +=,)(22x ca e PF -=.94.椭圆的的内外部(1)点00(,)P x y 在椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的内部2200221x y a b ⇔+<. (2)点00(,)P x y 在椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的外部2200221x y a b ⇔+>. 95. 椭圆的切线方程(1)椭圆22221(0)x y a b a b +=>>上一点00(,)P x y 处的切线方程是00221x x y ya b +=.(2)过椭圆22221(0)x y a b a b+=>>外一点00(,)P x y 所引两条切线的切点弦方程是00221x x y ya b+=. (3)椭圆22221(0)x y a b a b+=>>与直线0Ax By C ++=相切的条件是22222A a B b c +=.96.双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>的焦半径公式21|()|a PF e x c =+,22|()|a PF e x c=-.97.双曲线的内外部(1)点00(,)P x y 在双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>的内部2200221x y a b ⇔->. (2)点00(,)P x y 在双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的外部2200221x y a b⇔-<. 98.双曲线的方程与渐近线方程的关系(1)若双曲线方程为12222=-b y a x ⇒渐近线方程:22220x y a b -=⇔x aby ±=.(2)若渐近线方程为x aby ±=⇔0=±b y a x ⇒双曲线可设为λ=-2222b y a x .(3)若双曲线与12222=-b y a x 有公共渐近线,可设为λ=-2222by a x (0>λ,焦点在x轴上,0<λ,焦点在y 轴上).99. 双曲线的切线方程(1)双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>上一点00(,)P x y 处的切线方程是00221x x y ya b -=.(2)过双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>外一点00(,)P x y 所引两条切线的切点弦方程是00221x x y ya b-=. (3)双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>与直线0Ax By C ++=相切的条件是22222A a B b c -=.100. 抛物线px y 22=的焦半径公式抛物线22(0)y px p =>焦半径02p CF x =+.过焦点弦长p x x px p x CD ++=+++=212122.101.抛物线px y 22=上的动点可设为P ),2(2οοy py 或或)2,2(2pt pt P P (,)x y o o ,其中22y px =o o . 102.二次函数2224()24b ac b y ax bx c a x a a-=++=++(0)a ≠的图象是抛物线:(1)顶点坐标为24(,)24b ac b a a --;(2)焦点的坐标为241(,)24b ac b a a-+-;(3)准线方程是2414ac b y a--=.103.抛物线的内外部(1)点00(,)P x y 在抛物线22(0)y px p =>的内部22(0)y px p ⇔<>. 点00(,)P x y 在抛物线22(0)y px p =>的外部22(0)y px p ⇔>>.(2)点00(,)P x y 在抛物线22(0)y px p =->的内部22(0)y px p ⇔<->. 点00(,)P x y 在抛物线22(0)y px p =->的外部22(0)y px p ⇔>->. (3)点00(,)P x y 在抛物线22(0)x py p =>的内部22(0)x py p ⇔<>. 点00(,)P x y 在抛物线22(0)x py p =>的外部22(0)x py p ⇔>>. (4) 点00(,)P x y 在抛物线22(0)x py p =>的内部22(0)x py p ⇔<>. 点00(,)P x y 在抛物线22(0)x py p =->的外部22(0)x py p ⇔>->. 104. 抛物线的切线方程(1)抛物线px y 22=上一点00(,)P x y 处的切线方程是00()y y p x x =+.(2)过抛物线px y 22=外一点00(,)P x y 所引两条切线的切点弦方程是00()y y p x x =+.(3)抛物线22(0)y px p =>与直线0Ax By C ++=相切的条件是22pB AC =.105.两个常见的曲线系方程(1)过曲线1(,)0f x y =,2(,)0f x y =的交点的曲线系方程是12(,)(,)0f x y f x y λ+=(λ为参数).(2)共焦点的有心圆锥曲线系方程22221x y a k b k+=--,其中22max{,}k a b <.当22min{,}k a b >时,表示椭圆; 当2222min{,}max{,}a b k a b <<时,表示双曲线.106.直线与圆锥曲线相交的弦长公式 AB =1212||||AB x x y y ==-=-(弦端点A ),(),,(2211y xB y x ,由方程⎩⎨⎧=+=0)y ,x (F b kx y 消去y 得到02=++c bx ax ,0∆>,α为直线AB 的倾斜角,k 为直线的斜率).107.圆锥曲线的两类对称问题(1)曲线(,)0F x y =关于点00(,)P x y 成中心对称的曲线是00(2-,2)0F x x y y -=. (2)曲线(,)0F x y =关于直线0Ax By C ++=成轴对称的曲线是22222()2()(,)0A Ax By C B Ax By C F x y A B A B++++--=++. 108.“四线”一方程对于一般的二次曲线220Ax Bxy Cy Dx Ey F +++++=,用0x x 代2x ,用0y y 代2y ,用002x y xy +代xy ,用02x x +代x ,用02y y+代y 即得方程 0000000222x y xy x x y yAx x B Cy y D E F ++++⋅++⋅+⋅+=,曲线的切线,切点弦,中点弦,弦中点方程均是此方程得到.109.证明直线与直线的平行的思考途径 (1)转化为判定共面二直线无交点; (2)转化为二直线同与第三条直线平行; (3)转化为线面平行; (4)转化为线面垂直; (5)转化为面面平行.110.证明直线与平面的平行的思考途径 (1)转化为直线与平面无公共点; (2)转化为线线平行; (3)转化为面面平行.111.证明平面与平面平行的思考途径 (1)转化为判定二平面无公共点; (2)转化为线面平行; (3)转化为线面垂直.112.证明直线与直线的垂直的思考途径 (1)转化为相交垂直; (2)转化为线面垂直;(3)转化为线与另一线的射影垂直;(4)转化为线与形成射影的斜线垂直. 113.证明直线与平面垂直的思考途径(1)转化为该直线与平面内任一直线垂直; (2)转化为该直线与平面内相交二直线垂直; (3)转化为该直线与平面的一条垂线平行; (4)转化为该直线垂直于另一个平行平面; (5)转化为该直线与两个垂直平面的交线垂直. 114.证明平面与平面的垂直的思考途径 (1)转化为判断二面角是直二面角; (2)转化为线面垂直.115.空间向量的加法与数乘向量运算的运算律 (1)加法交换律:a +b =b +a .(2)加法结合律:(a +b )+c =a +(b +c ). (3)数乘分配律:λ(a +b )=λa +λb .116.平面向量加法的平行四边形法则向空间的推广 始点相同且不在同一个平面内的三个向量之和,等于以这三个向量为棱的平行六面体的以公共始点为始点的对角线所表示的向量.117.共线向量定理对空间任意两个向量a 、b (b ≠0 ),a ∥b ⇔存在实数λ使a =λb .P A B 、、三点共线⇔||AP AB ⇔AP t AB =u u u r u u u r ⇔(1)OP t OA tOB =-+u u u r u u u r u u u r.||AB CD ⇔AB u u u r 、CD uuur 共线且AB CD 、不共线⇔AB tCD =u u u r u u u r 且AB CD 、不共线.118.共面向量定理向量p 与两个不共线的向量a 、b 共面的⇔存在实数对,x y ,使p ax by =+.推论 空间一点P 位于平面MAB 内的⇔存在有序实数对,x y ,使MP xMA yMB =+u u u r u u u r u u u r,或对空间任一定点O ,有序实数对,x y ,使OP OM xMA yMB =++u u u r u u u u r u u u r u u u r.119.对空间任一点O 和不共线的三点A 、B 、C ,满足OP xOA yOB zOC =++u u u r u u u r u u u r u u u r(x y z k ++=),则当1k =时,对于空间任一点O ,总有P 、A 、B 、C 四点共面;当1k ≠时,若O ∈平面ABC ,则P 、A 、B 、C 四点共面;若O ∉平面ABC ,则P 、A 、B 、C 四点不共面.C A B 、、、D 四点共面⇔AD u u u r 与AB u u u r 、AC u u ur 共面⇔AD x AB y AC =+u u u r u u u r u u u r ⇔ (1)OD x y OA xOB yOC =--++u u u r u u u r u u u r u u u r(O ∉平面ABC ).120.空间向量基本定理如果三个向量a 、b 、c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组x ,y ,z ,使p =x a +y b +z c .推论 设O 、A 、B 、C 是不共面的四点,则对空间任一点P ,都存在唯一的三个有序实数x ,y ,z ,使OP xOA yOB zOC =++u u u r u u u r u u u r u u u r .121.射影公式已知向量AB u u u r =a 和轴l ,e 是l 上与l 同方向的单位向量.作A 点在l 上的射影'A ,作B点在l 上的射影'B ,则''||cos A B AB =u u u r 〈a ,e 〉=a ·e122.向量的直角坐标运算设a =123(,,)a a a ,b =123(,,)b b b 则 (1)a +b =112233(,,)a b a b a b +++; (2)a -b =112233(,,)a b a b a b ---; (3)λa =123(,,)a a a λλλ (λ∈R);(4)a ·b =112233a b a b a b ++; 123.设A 111(,,)x y z ,B 222(,,)x y z ,则 AB OB OA =-u u u r u u u r u u u r= 212121(,,)x x y y z z ---.124.空间的线线平行或垂直设111(,,)a x y z =r ,222(,,)b x y z =r,则a b r r P ⇔(0)a b b λ=≠r r r r ⇔121212x x y y z zλλλ=⎧⎪=⎨⎪=⎩;a b ⊥r r ⇔0a b ⋅=r r⇔1212120x x y y z z ++=.125.夹角公式设a =123(,,)a a a ,b =123(,,)b b b ,则 cos 〈a ,b 〉.推论 2222222112233123123()()()a b a b a b a a a b b b ++≤++++,此即三维柯西不等式.126. 四面体的对棱所成的角四面体ABCD 中, AC 与BD 所成的角为θ,则2222|()()|cos 2AB CD BC DA AC BDθ+-+=⋅.127.异面直线所成角cos |cos ,|a b θ=r r=||||||a b a b ⋅=⋅r rr r(其中θ(090θ<≤o o)为异面直线a b ,所成角,,a b r 分别表示异面直线a b ,的方向向量)128.直线AB 与平面所成角sin ||||AB m arc AB m β⋅=u u u r u ru u u r u r (m ur 为平面α的法向量). 129.若ABC ∆所在平面若β与过若AB 的平面α成的角θ,另两边AC ,BC 与平面α成的角分别是1θ、2θ,A B 、为ABC ∆的两个内角,则2222212sin sin (sin sin )sin A B θθθ+=+.特别地,当90ACB ∠=o时,有22212sin sin sin θθθ+=.130.若ABC ∆所在平面若β与过若AB 的平面α成的角θ,另两边AC ,BC 与平面α成的角分别是1θ、2θ,''A B 、为ABO ∆的两个内角,则222'2'212tan tan (sin sin )tan A B θθθ+=+.特别地,当90AOB ∠=o时,有22212sin sin sin θθθ+=. 131.二面角l αβ--的平面角cos ||||m n arc m n θ⋅=u r r u r r 或cos ||||m narc m n π⋅-u r ru r r (m u r ,n r 为平面α,β的法向量). 132.三余弦定理设AC 是α内的任一条直线,且BC ⊥AC ,垂足为C ,又设AO 与AB 所成的角为1θ,AB 与AC 所成的角为2θ,AO 与AC 所成的角为θ.则12cos cos cos θθθ=.133. 三射线定理若夹在平面角为ϕ的二面角间的线段与二面角的两个半平面所成的角是1θ,2θ,与二面角的棱所成的角是θ,则有22221212sin sin sin sin 2sin sin cos ϕθθθθθϕ=+- ;1212||180()θθϕθθ-≤≤-+o (当且仅当90θ=o 时等号成立).134.空间两点间的距离公式若A 111(,,)x y z ,B 222(,,)x y z ,则,A B d =||AB =u u u r =135.点Q 到直线l 距离h =(点P 在直线l 上,直线l 的方向向量a =PA u u u r ,向量b =PQ uuu r ).136.异面直线间的距离||||CD n d n ⋅=u u u r u u rr (12,l l 是两异面直线,其公垂向量为n r ,C D 、分别是12,l l 上任一点,d 为12,l l 间的距离).137.点B 到平面α的距离||||AB n d n ⋅=u u u r u u r r (n r 为平面α的法向量,AB 是经过面α的一条斜线,A α∈). 138.异面直线上两点距离公式d =.d =d =('E AA F ϕ=--).(两条异面直线a 、b 所成的角为θ,其公垂线段'AA 的长度为h.在直线a 、b 上分别取两点E 、F ,'A E m =,AF n =,EF d =). 139.三个向量和的平方公式2222()222a b c a b c a b b c c a ++=+++⋅+⋅+⋅r r r r r r r r r r r r2222||||cos ,2||||cos ,2||||cos ,a b c a b a b b c b c c a c a =+++⋅+⋅+⋅r r r r r r r r r r r r r r r140. 长度为l 的线段在三条两两互相垂直的直线上的射影长分别为123l l l 、、,夹角分别为123θθθ、、,则有2222123l l l l =++222123cos cos cos 1θθθ⇔++=222123sin sin sin 2θθθ⇔++=.(立体几何中长方体对角线长的公式是其特例).141. 面积射影定理'cos S S θ=.(平面多边形及其射影的面积分别是S 、'S ,它们所在平面所成锐二面角的为θ). 142. 斜棱柱的直截面已知斜棱柱的侧棱长是l ,侧面积和体积分别是S 斜棱柱侧和V 斜棱柱,它的直截面的周长和面积分别是1c 和1S ,则①1S c l =斜棱柱侧. ②1V S l =斜棱柱.143.作截面的依据三个平面两两相交,有三条交线,则这三条交线交于一点或互相平行. 144.棱锥的平行截面的性质如果棱锥被平行于底面的平面所截,那么所得的截面与底面相似,截面面积与底面面积的比等于顶点到截面距离与棱锥高的平方比(对应角相等,对应边对应成比例的多边形是相似多边形,相似多边形面积的比等于对应边的比的平方);相应小棱锥与小棱锥的侧面积的比等于顶点到截面距离与棱锥高的平方比.145.欧拉定理(欧拉公式)2V F E +-=(简单多面体的顶点数V 、棱数E 和面数F).(1)E =各面多边形边数和的一半.特别地,若每个面的边数为n 的多边形,则面数F 与棱数E 的关系:12E nF =; (2)若每个顶点引出的棱数为m ,则顶点数V 与棱数E 的关系:12E mV =. 146.球的半径是R ,则其体积343V R π=, 其表面积24S R π=.147.球的组合体(1)球与长方体的组合体:长方体的外接球的直径是长方体的体对角线长. (2)球与正方体的组合体:正方体的内切球的直径是正方体的棱长, 正方体的棱切球的直径是正方体的面对角线长, 正方体的外接球的直径是正方体的体对角线长. (3) 球与正四面体的组合体:棱长为a ,. 148.柱体、锥体的体积13V Sh =柱体(S 是柱体的底面积、h 是柱体的高).13V Sh =锥体(S 是锥体的底面积、h 是锥体的高).149.分类计数原理(加法原理) 12n N m m m =+++L . 150.分步计数原理(乘法原理) 12n N m m m =⨯⨯⨯L . 151.排列数公式m n A =)1()1(+--m n n n Λ=!!)(m n n -.(n ,m ∈N *,且m n ≤).注:规定1!0=.152.排列恒等式(1)1(1)m m n n A n m A -=-+;(2)1mmn n n A A n m -=-; (3)11m m n n A nA --=;(4)11n n nn n n nA A A ++=-; (5)11m m m n n n A A mA -+=+.(6) 1!22!33!!(1)!1n n n +⋅+⋅++⋅=+-L . 153.组合数公式mnC =m n m mA A =m m n n n ⨯⨯⨯+--ΛΛ21)1()1(=!!!)(m n m n -⋅(n ∈N *,m N ∈,且m n ≤).154.组合数的两个性质 (1)mn C =mn nC - ; (2) m n C +1-m nC =mn C 1+.注:规定10=n C .155.组合恒等式(1)11mm n n n m C C m --+=; (2)1m mn n n C C n m -=-;(3)11mm n n n C C m--=;(4)∑=nr r nC0=n2;(5)1121++++=++++r n r n r r r r r rC C C C C Λ. (6)nn n r n n n n C C C C C 2210=++++++ΛΛ. (7)14205312-+++=+++n n n n n n n C C C C C C ΛΛ. (8)1321232-=++++n n n n n n n nC C C C Λ. (9)rn m r n r m n r m n r m C C C C C C C +-=+++0110Λ. (10)nn n n n n n C C C C C 22222120)()()()(=++++Λ.156.排列数与组合数的关系m m n n A m C =⋅! .157.单条件排列以下各条的大前提是从n 个元素中取m 个元素的排列. (1)“在位”与“不在位”①某(特)元必在某位有11--m n A 种;②某(特)元不在某位有11---m n m n A A (补集思想)1111---=m n n A A (着眼位置)11111----+=m n m m n A A A (着眼元素)种.(2)紧贴与插空(即相邻与不相邻)①定位紧贴:)(n m k k ≤≤个元在固定位的排列有km k n k k A A --种.②浮动紧贴:n 个元素的全排列把k 个元排在一起的排法有kk k n k n A A 11+-+-种.注:此类问题常用捆绑法;③插空:两组元素分别有k 、h 个(1+≤h k ),把它们合在一起来作全排列,k 个的一组互不能挨近的所有排列数有kh hh A A 1+种.(3)两组元素各相同的插空m 个大球n 个小球排成一列,小球必分开,问有多少种排法?当1+>m n 时,无解;当1+≤m n 时,有n m n nn m C A A 11++=种排法.(4)两组相同元素的排列:两组元素有m 个和n 个,各组元素分别相同的排列数为nn m C +. 158.分配问题(1)(平均分组有归属问题)将相异的m 、n 个物件等分给m 个人,各得n 件,其分配方法数共有mnn nn nn mn nn mn nmn n mn C C C C C N )!()!(22=⋅⋅⋅⋅⋅=--Λ. (2)(平均分组无归属问题)将相异的m ·n 个物体等分为无记号或无顺序的m 堆,其分配方法数共有mn nn n n n mn n n mn n mn n m mn m C C C C C N )!(!)!(!...22=⋅⋅⋅⋅=--.(3)(非平均分组有归属问题)将相异的)L 12m P(P=n +n ++n 个物体分给m 个人,物件必须被分完,分别得到1n ,2n ,…,m n 件,且1n ,2n ,…,m n 这m 个数彼此不相等,则其分配方法数共有!!...!!!! (212)11m n n n n p n p n n n m p m C C C N m m =⋅⋅=-.(4)(非完全平均分组有归属问题)将相异的)L 12m P(P=n +n ++n 个物体分给m 个人,物件必须被分完,分别得到1n ,2n ,…,m n 件,且1n ,2n ,…,m n 这m 个数中分别有a 、b 、c 、…个相等,则其分配方法数有!...!!!...211c b a m C C C N m m n n n n p n p ⋅⋅=- 12!!!!...!(!!!...)m p m n n n a b c =.(5)(非平均分组无归属问题)将相异的)L 12m P(P=n +n ++n 个物体分为任意的1n ,2n ,…,m n 件无记号的m 堆,且1n ,2n ,…,m n 这m 个数彼此不相等,则其分配方法数有!!...!!21m n n n p N =.(6)(非完全平均分组无归属问题)将相异的)L 12m P(P=n +n ++n 个物体分为任意的1n ,2n ,…,m n 件无记号的m 堆,且1n ,2n ,…,m n 这m 个数中分别有a 、b 、c 、…个相等,则其分配方法数有!...)!!(!!...!!21c b a n n n p N m =.(7)(限定分组有归属问题)将相异的p (2m p n n n =L 1+++)个物体分给甲、乙、丙,……等m 个人,物体必须被分完,如果指定甲得1n 件,乙得2n 件,丙得3n 件,…时,则无论1n ,2n ,…,m n 等m 个数是否全相异或不全相异其分配方法数恒有!!...!!...21211m n n n n p n p n n n p C C C N m m =⋅=-.159.“错位问题”及其推广贝努利装错笺问题:信n 封信与n 个信封全部错位的组合数为1111()![(1)]2!3!4!!n f n n n =-+-+-L . 推广: n 个元素与n 个位置,其中至少有m 个元素错位的不同组合总数为 1234(,)!(1)!(2)!(3)!(4)!(1)()!(1)()!m m m m ppmm mmf n m n C n C n C n C n C n p C n m =--+---+--+--++--L L12341224![1(1)(1)]p m p m m m m m m mp m n n n n n nC C C C C C n A A A A A A =-+-+-+-++-L L .160.不定方程2n x x x m =L 1+++的解的个数(1)方程2n x x x m =L 1+++(,n m N *∈)的正整数解有11m n C --个. (2) 方程2n x x x m =L 1+++(,n m N *∈)的非负整数解有 11n m n C +--个.(3) 方程2n x x x m =L 1+++(,n m N *∈)满足条件i x k ≥(k N *∈,21i n ≤≤-)的非负整数解有11(2)(1)m n n k C +----个.(4) 方程2n x x x m =L 1+++(,n m N *∈)满足条件i x k ≤(k N *∈,21i n ≤≤-)的正整数解有12222321(2)11121221(1)n m n m n k n m n k n m n k n n n n n n C C C C C C C +--+---+---+---------+-+-L 个. 161.二项式定理nn n r r n r n n n n n n n n b C b a C b a C b a C a C b a ++++++=+---ΛΛ222110)( ;二项展开式的通项公式r r n r n r b a C T -+=1)210(n r ,,,Λ=.162.等可能性事件的概率()mP A n=. 163.互斥事件A ,B 分别发生的概率的和 P(A +B)=P(A)+P(B).164.n 个互斥事件分别发生的概率的和P(A 1+A 2+…+A n )=P(A 1)+P(A 2)+…+P(A n ). 165.独立事件A ,B 同时发生的概率 P(A ·B)= P(A)·P(B).166.n 个独立事件同时发生的概率P(A 1· A 2·…· A n )=P(A 1)· P(A 2)·…· P(A n ). 167.n 次独立重复试验中某事件恰好发生k 次的概率()(1).k kn k n n P k C P P -=-168.离散型随机变量的分布列的两个性质 (1)0(1,2,)i P i ≥=L ; (2)121P P ++=L . 169.数学期望1122n n E x P x P x P ξ=++++L L170.数学期望的性质(1)()()E a b aE b ξξ+=+. (2)若ξ~(,)B n p ,则E np ξ=.(3) 若ξ服从几何分布,且1()(,)k P k g k p q p ξ-===,则1E pξ=. 171.方差()()()2221122n n D x E p x E p x E p ξξξξ=-⋅+-⋅++-⋅+L L172.标准差σξ=ξD .173.方差的性质(1)()2D a b a D ξξ+=;(2)若ξ~(,)B n p ,则(1)D np p ξ=-.(3) 若ξ服从几何分布,且1()(,)k P k g k p q p ξ-===,则2q D p ξ=. 174.方差与期望的关系()22D E E ξξξ=-.175.正态分布密度函数()()()2226,,x f x x μ--=∈-∞+∞,式中的实数μ,σ(σ>0)是参数,分别表示个体的平均数与标准差.176.标准正态分布密度函数()()22,,x f x x -=∈-∞+∞.177.对于2(,)N μσ,取值小于x 的概率()x F x μσ-⎛⎫=Φ ⎪⎝⎭.()()()12201x x P x x P x x x P <-<=<<()()21F x F x =-21x x μμσσ--⎛⎫⎛⎫=Φ-Φ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.178.回归直线方程$y a bx =+,其中()()()1122211n n i i i i i i n ni i i i x x y y x y nx y b x x x nx a y bx====⎧---⎪⎪==⎨--⎪⎪=-⎩∑∑∑∑. 179.相关系数()()niix x y y r --=∑ ()()niix x y y --=∑|r|≤1,且|r|越接近于1,相关程度越大;|r|越接近于0,相关程度越小.180.特殊数列的极限(1)0||1lim 11||11nn q q q q q →∞<⎧⎪==⎨⎪<=-⎩不存在或.(2)1101100()lim ()()k k k k tt t n t t kk t a n a n a a k t b n b n b b k t ---→∞-⎧<⎪+++⎪==⎨+++⎪⎪>⎩L L 不存在 .(3)()111lim11nn a q a S qq→∞-==--(S 无穷等比数列}{11n a q - (||1q <)的和). 181. 函数的极限定理lim ()x x f x a →=⇔0lim ()lim ()x x x x f x f x a -+→→==.182.函数的夹逼性定理如果函数f(x),g(x),h(x)在点x 0的附近满足: (1)()()()g x f x h x ≤≤;(2)0lim (),lim ()x x x x g x a h x a →→==(常数),则0lim ()x x f x a →=.本定理对于单侧极限和∞→x 的情况仍然成立. 183.几个常用极限(1)1lim0n n→∞=,lim 0n n a →∞=(||1a <); (2)00lim x x x x →=,0011lim x x x x →=.184.两个重要的极限 (1)0sin lim1x xx→=;(2)1lim 1xx e x →∞⎛⎫+= ⎪⎝⎭(e=2.718281845…).185.函数极限的四则运算法则若0lim ()x x f x a →=,0lim ()x x g x b →=,则(1)()()0lim x x f x g x a b →±=±⎡⎤⎣⎦;(2)()()0lim x x f x g x a b →⋅=⋅⎡⎤⎣⎦;(3)()()()0lim0x x f x ab g x b→=≠. 186.数列极限的四则运算法则 若lim ,lim n n n n a a b b →∞→∞==,则(1)()lim n n n a b a b →∞±=±;(2)()lim n n n a b a b →∞⋅=⋅;(3)()lim0n n na ab b b →∞=≠(4)()lim lim lim n n n n n c a c a c a →∞→∞→∞⋅=⋅=⋅( c 是常数). 187.)(x f 在0x 处的导数(或变化率或微商)00000()()()limlimx x x x f x x f x yf x y x x=∆→∆→+∆-∆''===∆∆. 188.瞬时速度00()()()limlimt t s s t t s t s t t tυ∆→∆→∆+∆-'===∆∆. 189.瞬时加速度00()()()limlimt t v v t t v t a v t t t∆→∆→∆+∆-'===∆∆. 190.)(x f 在),(b a 的导数()dy df f x y dx dx ''===00()()lim limx x y f x x f x x x∆→∆→∆+∆-==∆∆. 191. 函数)(x f y =在点0x 处的导数的几何意义函数)(x f y =在点0x 处的导数是曲线)(x f y =在))(,(00x f x P 处的切线的斜率)(0x f ',相应的切线方程是))((000x x x f y y -'=-.192.几种常见函数的导数 (1) 0='C (C 为常数).(2) '1()()n n x nx n Q -=∈.(3) x x cos )(sin ='. (4) x x sin )(cos -='. (5) x x 1)(ln =';e a xx a log 1)(log ='. (6) x x e e =')(; a a a xx ln )(='.193.导数的运算法则(1)'''()u v u v ±=±. (2)'''()uv u v uv =+.(3)'''2()(0)u u v uv v v v -=≠. 194.复合函数的求导法则设函数()u x ϕ=在点x 处有导数''()x u x ϕ=,函数)(u f y =在点x 处的对应点U 处有导数''()u y f u =,则复合函数(())y f x ϕ=在点x 处有导数,且'''x u x y y u =⋅,或写作'''(())()()x f x f u x ϕϕ=.195.常用的近似计算公式(当x 充小时)(1)x x 2111+≈+;x nx n 111+≈+; (2)(1)1()x x R ααα+≈+∈;x x-≈+111; (3)x e x+≈1;(4)x x l n ≈+)1(;(5)x x ≈sin (x 为弧度); (6)x x ≈tan (x 为弧度); (7)x x ≈arctan (x 为弧度)196.判别)(0x f 是极大(小)值的方法 当函数)(x f 在点0x 处连续时,(1)如果在0x 附近的左侧0)(>'x f ,右侧0)(<'x f ,则)(0x f 是极大值; (2)如果在0x 附近的左侧0)(<'x f ,右侧0)(>'x f ,则)(0x f 是极小值. 197.复数的相等,a bi c di a c b d +=+⇔==.(,,,a b c d R ∈) 198.复数z a bi =+的模(或绝对值)||z =||a bi +199.复数的四则运算法则(1)()()()()a bi c di a c b d i +++=+++; (2)()()()()a bi c di a c b d i +-+=-+-; (3)()()()()a bi c di ac bd bc ad i ++=-++; (4)2222()()(0)ac bd bc ada bi c di i c di c d c d+-+÷+=++≠++. 200.复数的乘法的运算律对于任何123,,z z z C ∈,有 交换律:1221z z z z ⋅=⋅.结合律:123123()()z z z z z z ⋅⋅=⋅⋅. 分配律:1231213()z z z z z z z ⋅+=⋅+⋅ . 201.复平面上的两点间的距离公式12||d z z =-=(111z x y i =+,222z x y i =+).202.向量的垂直非零复数1z a bi =+,2z c di =+对应的向量分别是1OZ u u u u r ,2OZ u u u u r,则 12OZ OZ ⊥u u u u r u u u u r ⇔12z z ⋅的实部为零⇔21z z 为纯虚数⇔2221212||||||z z z z +=+⇔2221212||||||z z z z -=+⇔1212||||z z z z +=-⇔0ac bd +=⇔12z iz λ= (λ为非零实数).203.实系数一元二次方程的解实系数一元二次方程20ax bx c ++=,①若240b ac ∆=->,则1,2x =②若240b ac ∆=-=,则122b x x a==-;③若240b ac ∆=-<,它在实数集R 内没有实数根;在复数集C 内有且仅有两个共轭复数根240)x b ac =-<.。

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