知识要点-空间直角坐标系
第5讲 空间直角坐标系★知识梳理★1.右手直角坐标系①右手直角坐标系的建立规则：x 轴、y 轴、z 轴互相垂直，分别指向右手的拇指、食指、中指；②已知点的坐标),,(z y x P 作点的方法与步骤（路径法）：沿x 轴正方向（0>x 时）或负方向（0<x 时）移动||x 个单位，再沿y 轴正方向（0>y 时）或负方向（0<y 时）移动||y 个单位，最后沿x 轴正方向（0>z 时）或负方向（0<z 时）移动||z 个单位，即可作出点③已知点的位置求坐标的方法：过P 作三个平面分别与x 轴、y 轴、z 轴垂直于C B A ,,，点C B A ,,在x 轴、y 轴、z 轴的坐标分别是c b a ,,，则),,(c b a 就是点P 的坐标2、在x 轴上的点分别可以表示为),0,0(),0,,0(),0,0,(c b a ，在坐标平面xOy ，xOz ，yOz 内的点分别可以表示为),,0(),,0,(),0,,(c b c a b a ;3、点),,(c b a P 关于x 轴的对称点的坐标为),,(c b a --点),,(c b a P 关于y 轴的对称点的坐标为),,(c b a --；点),,(c b a P 关于z 轴的对称点的坐标为),,(c b a --；点),,(c b a P 关于坐标平面xOy 的对称点为),,(c b a -；点),,(c b a P 关于坐标平面xOz 的对称点为),,(c b a -；点),,(c b a P 关于坐标平面yOz 的对称点为),,(c b a -；点),,(c b a P 关于原点的对称点),,(c b a ---。
4. 已知空间两点),,(),,(222111z y x Q z y x P ，则线段PQ 的中点坐标为)2,2,2(212121z z y y x x +++5．空间两点间的距离公式已知空间两点),,(),,(222111z y x Q z y x P ， 则两点的距离为221221221)()()(||z z y y x x PQ -+-+-= ，特殊地,点),,(z y x A 到原点O 的距离为222||z y x AO ++=; 5．以),,(000z y x C 为球心,r 为半径的球面方程为2202020)()()(r z z y y x x =-+-+-特殊地,以原点为球心,r 为半径的球面方程为2222r z y x =++★重难点突破★重点:了解空间直角坐标系，会用空间直角坐标系表示点的位置，会推导和使用空间两点间的距离公式难点:借助空间想象和通过与平面直角坐标系的类比，认识空间点的对称及坐标间的关系重难点: 在空间直角坐标系中，点的位置关系及空间两点间的距离公式的使用1．借助空间几何模型进行想象，理解空间点的位置关系及坐标关系问题1：点),,(c b a P 到y 轴的距离为[解析]借助长方体来思考，以点P O ,为长方体对角线的两个顶点，点),,(c b a P 到y 轴的距离为长方体一条面对角线的长度，其值为22c a +2．将平面直角坐标系类比到空间直角坐标系问题2：对于任意实数,,x y z ，[解析]+(,,)x y z 到点(0,0,0)的距离与到点(1,2,1)-的距离之和，它的最小值就是点(0,0,0)与点(1,2,1)-之间的线段长，所以的最小值为3．利用空间两点间的距离公式，可以解决的几类问题(1)判断两条相交直线是否垂直(2)判断空间三点是否共线(3)得到一些简单的空间轨迹方程★热点考点题型探析★考点1: 空间直角坐标系题型1: 认识空间直角坐标系[例1 ]（1）在空间直角坐标系中，y a =表示 （ ）A ．y 轴上的点B ．过y 轴的平面C ．垂直于y 轴的平面D ．平行于y 轴的直线（2）在空间直角坐标系中，方程x y =表示A ．在坐标平面xOy 中，1，3象限的平分线B ．平行于z 轴的一条直线C ．经过z 轴的一个平面D ．平行于z 轴的一个平面【解题思路】认识空间直角坐标系,可以类比平面直角坐标系,如在平面直角坐标系坐标系中, 方程1=x 表示所有横坐标为1的点的集合[解析]（1）y a =表示所有在y 轴上的投影是点)0,,0(a 的点的集合，所以y a =表示经过点)0,,0(a 且垂直于y 轴的平面（2）方程x y =表示在任何一个垂直于z 轴的一个平面内，1，3象限的平分线组成的集合【名师指引】(1)类比平面直角坐标系,可以帮助我们认识空间直角坐标系(2)要从满足某些特殊条件的点的坐标特征去思考问题。
如：经过点)0,0,(a 且垂直于x 轴的平面上的点都可表示为),,(z y a题型2: 空间中点坐标公式与点的对称问题[例2 ] 点),,(c b a P 关于z 轴的对称点为1P ，点1P 关于平面xOy 的对称点为2P ，则2P 的坐标为【解题思路】类比平面直角坐标系中的对称关系，得到空间直角坐标系中的对称关系[解析]因点P 和1P 关于z 轴对称, 所以点P 和1P 的竖坐标相同,且在平面xOy 的射影关于原点对称,故点1P 的坐标为),,(c b a --,又因点1P 和2P 关于平面xOy 对称, 所以点2P 坐标为),,(c b a ---【名师指引】解决空间点的对称问题,一要借助空间想象,二要从它们在坐标平面的射影找关系,如借助空间想象,在例2中可以直接得出点2P 为点),,(c b a P 关于原点的对称点,故坐标为),,(c b a ---【新题导练】1．已知正四棱柱1111ABCD A B C D -的顶点坐标分别为(0,0,0),(2,0,0),(0,2,0)A B D ，1(0,0,5)A ，则1C 的坐标为 。
[解析]正四棱柱1111ABCD A B C D -过点A 的三条棱恰好是坐标轴，∴1C 的坐标为（2，2，5）2．平行四边形ABCD 的两个顶点的的坐标为)3,2,3(),3,1,1(--B A ，对角线的交点为)4,0,1(M ，则顶点C 的坐标为 , 顶点D 的坐标为[解析]由已知得线段AC 的中点为M ,线段BD 的中点也是M ,由中点坐标公式易得 )5,1,3(-C ，)11,2,1(--D3．已知(4,3,1)M -，记M 到x 轴的距离为a ，M 到y 轴的距离为b ，M 到z 轴的距离为c ，则（ ）A ．a b c >>B ．c b a >>C ．c a b >>D ．b c a >>[解析]借助长方体来思考, a 、b 、c 分别是三条面对角线的长度。
5,17,10===∴c b a ，选C考点2：空间两点间的距离公式题型：利用空间两点间的距离公式解决有关问题[例3 ] 如图：已知点(1,1,0)A ，对于Oz 轴正半轴上任意一点P ，在Oy 轴上是否存在一点B ，使得PA AB ⊥恒成立？若存在，求出B【解题思路】转化为距离问题，即证明222PB AB PA =+[解析]设 ),0,0(c P )0,,0(b B ， 对于Oz 轴正半轴上任意一点P ，假设在Oy 轴上存在一点B ，使得PA 则222PB AB PA =+ 222222222)0()0()00(])00()1()01[(])0()10()10[(-+-+-=-+-+-+-+-+-∴c b b c 即22)1(3b b =-+，解得：2=b所以存在这样的点B ，当点B 为(0,2,0)时，PA AB ⊥恒成立【名师指引】在空间直角坐标系中，利用距离可以证明垂直问题。
此外，用距离还可以解决空间三点共线问题和求简单的点的轨迹。
【新题导练】4．已知(,5,21),(1,2,2)A x x x B x x --+-，当,A B 两点间距离取得最小值时，x 的值为 （ ）A ．19B ．87-C ．87D ．1914[解析]75)78(14191214)33()23()1(||22222+-=+-=-+-+-=x x x x x x AB 当=x 87时，||AB 取得最小值 5．已知球面222(1)(2)(3)9x y z -+++-=，与点(3,2,5)A -，则球面上的点与点A 距离的最大值与最小值分别是 。
[解析]球心6),3,2,1(=-AC C ，球面上的点与点A 距离的最大值与最小值分别是9和36．已知三点(1,1,2),(1,2,1),(,0,3)A B C a --，是否存在实数a ，使A 、B 、C 共线？若存在，求出a 的值；若不存在，说明理由。
[解析] AB ==AC ==BC ==因为BC AB >，所以，若,,A B C 三点共线，有BC AC AB =+或AC BC AB =+，若BC AC AB =+，整理得：2518190a a ++=，此方程无解；若AC BC AB =+，整理得：2518190a a ++=，此方程也无解。
所以不存在实数a ，使A 、B 、C 共线。
★抢分频道★基础巩固训练1．将空间直角坐标系(右手系)画在纸上时，我们通常将x 轴与y 轴，x 轴与z 轴所成的角画成（ ）A ．090B ．0135C ．045D ．075 解析：选B2. 点(3,4,5)P 在yoz 平面上的投影点1P 的坐标是 （ ）A ．(3,0,0)B ．(0,4,5)C ．(3,0,5)D ． (3,4,0) 解析：两点的纵坐标、竖坐标不变，选B3. 三棱锥ABC O -中，)3,0,0(),0,1,0(),0,0,2(),0,0,0(C B A O 此三棱锥的体积为（ ）A ．1B ．2C ．3D ． 6[解析] OC OB OA ,,两两垂直，13212131=⋅⋅⋅⋅=-ABC O V 4．（2007山东济宁模拟）设点B 是点A(2,-3,5)关于平面xOy 的对称点，则|AB|等于( )A ．10B ．10C ．38D ．38[解析] A点A(2,-3,5)关于平面xOy 的对称点为)5,3,2(--B ,10)]5(5[)]3(3[)22(222=--+---+-=AB5．（2007年湛江模拟）点)3,2,1(P 关于y 轴的对称点为1P ， P 关于平面xOz 的对称点为2P ，则||21P P =[解析] )3,2,1(1--P ，)3,2,1(2-P ，56||21=∴P P6．正方体不在同一表面上的两顶点P （-1，2，-1），Q （3，-2，3），则正方体的体积是[解析] Q P , 不共面，PQ ∴为正方体的一条对角线，34=PQ ，正方体的棱长为4，体积为64综合提高训练7．空间直角坐标系中，到坐标平面xOy ，xOz ，yOz 的距离分别为2，2，3的点有A.1个B.2个C.4个D.8个解析：8个。
空间直角坐标系
卦 限
三个坐标面将整个空间分割成八个部
分，每一个部分称为一个卦限。含有
x轴、y 轴与z 轴正半轴的那个卦限为
第 I 卦限，在 xOy面上方的其余三个
卦限依逆时针方向分别为第II、第III
和第IV卦限；第V至 第VIII卦限，在
xOy 面的下方，由第一卦限之下的第
V卦限，按逆时针方向确定。
Ⅲ
yoz面
解 M1M2 2 (7 4)2 (1 3)2 (2 1)2 14, M2M3 2 (5 7)2 (2 1)2 (3 2)2 6, M3M1 2 (4 5)2 (3 2)2 (1 3)2 6,
M2M3 M3M1 , 原结论成立.
例 2 设P 在 x轴上，它到P1(0, 2,3)的距离为 到点P2 (0,1,1)的距离的两倍，求点P 的坐标. 解 因为P 在x 轴上，设P点坐标为 ( x,0,0),
一、空间直角坐标系
空间直角坐标系 由
z轴
三条互相垂直、且相
交于一个公共点O、
并规定了长度单位的 射线所构成的空间结
原点O •
y轴
构。这个公共点称为
坐标系的坐标原点， x轴 三条射线称为坐标轴，
其方向符合右手法则。
坐 在空间直角坐标系中，任意两条坐标
标 轴所确定的平面都称为坐标面，分别
面 、
称为xOy 面、yOz面和xOz面。
•M
y
Q(0, y,0)
特殊点的表示:
坐标轴上的点 P, Q, R,
坐标面上的点 A, B, C, z
R(0,0, z)
C( x,o, z)
o x P( x,0,0)
O(0,0,0)
B(0, y, z)
y
Q(0, y,0) A( x, y,0)
空间直角坐标系
长度：使用直角坐标 系中的坐标值计算
面积：使用直角坐标 系中的坐标值计算
体积：使用直角坐标 系中的坐标值计算
角度：使用直角坐标 系中的坐标值计算
距离：使用直角坐标 系中的坐标值计算
相似性：使用直角坐 标系中的坐标值计算
平移：沿某个方向移动一定距 离不改变形状的大小和方向
旋转：绕某个轴旋转一定角 度改变形状的位置和方向
向量的坐标表示应用：向量的坐标表示方法在物理、工程、计算机科学等领域有着广泛的应 用。
向量的模：向量的长度表示为向量的平方和的平方根
向量的数量积：两个向量的点积表示为两个向量的坐标乘积的和
向量的坐标表示方法：用三个坐标值表示向量每个坐标值对应一个坐标轴
向量的数量积的坐标表示方法：用两个向量的坐标乘积的和表示向量的数量积每个坐标乘积 对应一个坐标轴
平移：沿坐标轴方 向移动保持原点位 置不变
旋转和平移的复合 ：先旋转后平移或 先平移后旋转
旋转和平移的逆操 作：旋转和平移的 逆操作可以恢复原 坐标系
空间直角坐标系的 表示方法
空间直角坐标 系：由三个互 相垂直的坐标 轴组成通常用x、
y、z表示
点的坐标表示： 用三个数字表 示分别对应x、 y、z轴上的坐
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汇报人：
示。
单位长度：平面直角坐标系中 的单位长度是固定的通常用1表
示。
空间直角坐标系是 三维的平面直角坐 标系是二维的
空间直角坐标系中的点 可以用三个坐标表示平 面直角坐标系中的点可 以用两个坐标表示
空间直角坐标系中 的点可以通过投影 变换转换为平面直 角坐标系中的点
平面直角坐标系中 的点可以通过升维 变换转换为空间直 角坐标系中的点
坐标轴：x轴、y轴、z 轴分别代表三个方向 的坐标。
空间直角坐标系
空间直角坐标系空间直角坐标系是一种用来描述物体在三维空间中位置的坐标系统。
它是一种常见且重要的坐标系，被广泛应用于数学、物理、工程等各个领域。
本文将详细介绍空间直角坐标系的定义、特点和使用方法。
一、空间直角坐标系的定义空间直角坐标系是由三个相互垂直的坐标轴构成的，通常用x、y、z表示。
x轴和y轴在水平平面上，z轴垂直于水平平面向上延伸。
在这个坐标系中，每个点可以由一个有序的三元组(x, y, z)唯一确定。
其中，x表示点在x轴上的坐标值，y表示点在y轴上的坐标值，z表示点在z轴上的坐标值。
二、空间直角坐标系的特点1. 三维描述：空间直角坐标系能够准确描述物体在三维空间中的位置。
通过确定点在x、y、z轴上的坐标值，可以得知物体在坐标系中的具体位置。
2. 直角关系：空间直角坐标系中的三个坐标轴彼此垂直。
这意味着任意两个轴的夹角为直角，使得坐标系的描述更加简洁明了。
3. 正负号：在空间直角坐标系中，每个坐标轴都有正负号之分。
通过正负号的不同，可以识别出点在轴的正方向还是负方向上。
三、空间直角坐标系的使用方法1. 坐标表示：在空间直角坐标系中，可以通过坐标表示物体的位置。
例如，一个点的坐标为(2, 3, 4)，表示该点在x轴上的坐标值为2，在y轴上的坐标值为3，在z轴上的坐标值为4。
2. 图形表示：使用空间直角坐标系，可以绘制出物体在三维空间中的图形。
例如，通过连接多个点可以绘制直线、曲线，通过连接多个面可以绘制立方体、圆柱体等。
3. 距离计算：在空间直角坐标系中，可以计算物体之间的距离。
根据勾股定理，可以计算出两点之间的直线距离。
例如，两点A(x1, y1,z1)和B(x2, y2, z2)之间的距离可以用以下公式表示：AB = √[(x2-x1)² + (y2-y1)² + (z2-z1)²]。
四、应用举例空间直角坐标系在许多领域有着广泛的应用。
以下是一些例子：1. 建筑设计：在建筑设计中，使用空间直角坐标系可以准确描述建筑物的位置、大小和形状，方便施工和规划工作。
空间直角坐标系
空间直角坐标系在数学和物理学中，空间直角坐标系是一种常用的坐标系统，用于描述三维空间中的点、向量和物体的位置。
它由三个互相垂直的坐标轴（x轴、y轴和z轴）组成，构成了一个三维的直角坐标系。
一、空间直角坐标系的定义空间直角坐标系以原点为起点，通过选定的单位长度建立了三个相互垂直的坐标轴。
x轴代表水平方向，y轴代表垂直于x轴的水平方向，z轴代表竖直方向垂直于x、y轴。
这样，每一个点都可以用三个数字（x，y，z）表示其在空间直角坐标系中的位置。
二、坐标轴的性质和方向在空间直角坐标系中，每个坐标轴都具有以下性质：1. x轴：位于水平方向，从负无穷到正无穷延伸。
正方向为从左往右。
2. y轴：位于垂直于x轴的水平方向，从负无穷到正无穷延伸。
正方向为从前往后。
3. z轴：位于竖直方向，从负无穷到正无穷延伸。
正方向为从下往上。
空间直角坐标系中，x轴和y轴的交点称为原点（O），z轴的正方向与x轴和y轴的正方向形成右手螺旋规则关系。
三、点的表示和距离计算在空间直角坐标系中，任意一点P的坐标为（x，y，z）。
这意味着点P在x轴上的坐标为x，在y轴上的坐标为y，在z轴上的坐标为z。
点P到原点的距离可以由勾股定理计算：距离= √(x² + y² + z²)四、向量和运算在空间直角坐标系中，向量可以用其起点和终点的坐标差来表示。
例如，向量V可以表示为V = (x2 - x1, y2 - y1, z2 - z1)，其中(x1, y1, z1)为起点坐标，(x2, y2, z2)为终点坐标。
向量的加法和减法可以分别通过坐标的相加和相减进行计算。
例如，向量A = (x1, y1, z1)和向量B = (x2, y2, z2)的加法结果为A + B = (x1 +x2, y1 + y2, z1 + z2)。
五、空间坐标系的应用空间直角坐标系在几何学、物理学、工程学等领域中都有广泛的应用。
它可以用来描述点、线、面和三维物体的位置关系和运动状态。
空间直角坐标系(112)
利用坐标系，可以计算建筑物的各个部分的尺寸和形状，从而确保 建筑物的比例和外观符合设计要求。
分析和优化建筑布局
通过使用空间直角坐标系，可以对建筑布局进行分析和优化，以实 现最佳的建筑功能和美观效果。
物理实验中的空间直角坐标系应用
确定物体的运动轨迹
在物理实验中，可以使用空间直角坐标系来描述物体的运动轨迹， 从而研究物体的运动规律。
向量在解决实际问题中的应用
向量还可以用于解决实际问题，如线性规划问题、最优化问题等，通过向量运算可以找到 最优解。
04
空间直角坐标系的扩展
三维坐标系中的曲线和曲面
曲线
在三维坐标系中，曲线可以由一系列的点组成，这些点满足 某些条件（如参数方程或隐式方程）。例如，螺旋线、三维 空间中的平面曲线等。
曲面
数乘
实数k与向量OP的数乘结 果为向量OQ，其坐标为 (kx 计算公式为 $sqrt{x^2+y^2+z^2}$。
向量的数量积、向量积和混合积
向量的数量积
向量a=(a1, a2, a3)和向量 b=(b1, b2, b3)的数量积表示为
a·b，计算公式为 $a1b1+a2b2+a3b3$。
梯度场
梯度场是由梯度构成的场，梯度是一个向量，表示函数在空间中的变化率。在三 维空间中，梯度场可以由一系列的梯度向量组成，这些梯度向量表示函数在空间 中的变化情况。
05
空间直角坐标系的实践案 例
建筑设计中的空间直角坐标系应用
确定建筑物的位置和方向
通过使用空间直角坐标系，可以精确地确定建筑物在地面上的位 置和方向，从而确保建筑物的设计符合预期要求。
性质
空间直角坐标系具有方向性和正 交性，即坐标轴的方向是固定的 ，且三个坐标轴相互垂直。
知识要点空间直角坐标系
知识要点空间直角坐标系空间直角坐标系是用来描述三维空间中点位置的一种坐标系统。
它由三个坐标轴x、y、z构成，且彼此互相垂直，并在相交点处成为原点O。
在空间直角坐标系中，每个点的位置可由它在每个坐标轴上的投影来确定。
假设特定点P的坐标为(x,y,z)，则在x轴上的投影为x，y轴上的投影为y，z轴上的投影为z。
空间直角坐标系的特点是可以将任意三维空间中的点表示为有序的数对(x,y,z)，并且任意两点之间的距离可以用直线段来表示。
其基本特征有以下几点：1.原点O：空间直角坐标系的交点即为原点O，它的坐标为(0,0,0)。
2.坐标轴：空间直角坐标系有三个互相垂直的坐标轴，分别为x轴、y轴和z轴。
它们分别与三个方向对应：x轴正向为向右，y轴正向为向上，z轴正向为向外。
3. 坐标面：由三个坐标轴所确定的平面称为坐标面。
分别为xoy平面（z = 0）、xoz平面（y = 0）和yoz平面（x = 0）。
4.坐标轴方向：坐标轴方向有正负之分，规定沿着轴线正向的方向为正方向，反向则为负方向。
5.坐标轴长度：不同坐标轴的长度可以任选，但通常选择相等长度，方便计算。
在空间直角坐标系中，我们可以通过以下方法进行基本的空间点运算：1.点的移动：在坐标轴上，点的移动相当于坐标值的变化。
向右移动，坐标值加；向左移动，坐标值减；向上移动，坐标值加；向下移动，坐标值减；向外移动（离原点越来越远），坐标值加；向内移动（离原点越来越近），坐标值减。
2.点的关系：可以通过对比坐标值来判断两个点的相对位置。
若两点的x、y、z坐标值分别相等，则它们重合；若只有一个坐标值相等，则它们在同一坐标轴上；若有两个坐标轴的坐标值相等，则它们在同一平面上；若没有坐标值相等，则它们位于不同的坐标平面中。
3.点的中点坐标：求两点的中点坐标，可以将两个点的对应坐标分别相加然后除以24. 点的距离：可以根据勾股定理来求两点之间的距离。
设两点分别为P(x1, y1, z1)和Q(x2, y2, z2)，则它们之间的距离d为：d =sqrt((x2 - x1)^2 + (y2 - y1)^2 + (z2 - z1)^2)。
高中数学空间直角坐标系
高中数学空间直角坐标系一、引言在高中数学中，空间直角坐标系是一个非常重要的概念。
它是将三维空间中的点与坐标进行对应的一种方法。
通过空间直角坐标系，我们可以准确地描述和计算三维空间中的几何图形、距离、角度等属性。
本文将详细介绍空间直角坐标系的定义、性质以及其在几何图形和计算中的应用。
二、空间直角坐标系的定义空间直角坐标系是由三个互相垂直的坐标轴组成的。
这三个坐标轴分别称为x轴、y轴和z轴。
它们的交点称为原点O。
我们可以用一个有序三元组(x, y, z)来表示空间直角坐标系中的任意一点P。
其中，x表示点P在x轴上的投影长度，y表示点P在y轴上的投影长度，z表示点P在z轴上的投影长度。
通过这种方式，我们可以将三维空间中的点与坐标进行一一对应。
三、空间直角坐标系的性质1. 三个坐标轴两两垂直，任意两个坐标轴的交点都在第三个坐标轴上。
2. 坐标轴上的单位长度相等，可以任意确定。
3. 空间直角坐标系中的平面可以分为三个不同的视图：俯视图、前视图和侧视图。
俯视图是以z轴为观察方向看空间直角坐标系，可以看到x轴和y轴；前视图是以y轴为观察方向看空间直角坐标系，可以看到x轴和z轴；侧视图是以x轴为观察方向看空间直角坐标系，可以看到y轴和z轴。
4. 空间直角坐标系中，两点的距离可以通过直角三角形的勾股定理求得。
四、空间直角坐标系在几何图形中的应用1. 点的位置：通过空间直角坐标系，我们可以准确地描述点在三维空间中的位置。
2. 直线的方程：在空间直角坐标系中，我们可以通过两点确定一条直线，并求得直线的方程。
3. 平面的方程：在空间直角坐标系中，我们可以通过三点确定一个平面，并求得平面的方程。
4. 空间直角坐标系中的几何变换：平移、旋转、镜像等几何变换都可以在空间直角坐标系中进行描述和计算。
五、空间直角坐标系在计算中的应用1. 距离计算：通过空间直角坐标系，我们可以计算两点之间的距离。
根据勾股定理，设两点分别为A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)，则AB 的距离为√[(x2-x1)^2 + (y2-y1)^2 + (z2-z1)^2]。
《空间直角坐标系》知识讲解
《空间直角坐标系》知识讲解1 空间直角坐标系：（1）若空间的一个基底的三个基向量互相垂直，且长为1，这个基底叫单位正交基底，用{,,}i jk 表示；（2）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 的方向为正方向建立三条数轴：x 轴、y 轴、z 轴，它们都叫坐标轴．我们称建立了一个空间直角坐标系O xyz -，点O 叫原点，向量 ,,i j k 都叫坐标向量．通过每两个坐标轴的平面叫坐标平面，分别称为xOy 平面，yOz 平面，zOx 平面； 2．空间直角坐标系中的坐标：在空间直角坐标系O xyz -中，对空间任一点A ，存在唯一的有序实数组(,,)x y z ，使O A x i y j z k =++，有序实数组(,,)x y z 叫作向量A 在空间直角坐标系O xyz -中的坐标，记作(,,)A x y z ，x 叫横坐标，y 叫纵坐标，z 叫竖坐标．3．空间向量的直角坐标运算律： （1）若123(,,)a a a a =，123(,,)b b b b =，则112233(,,)a b a b a b a b +=+++，112233(,,)a b a b a b a b -=---，123(,,)()a a a a R λλλλλ=∈，112233a b a b a b a b ⋅=++，112233//,,()a b a b a b a b R λλλλ⇔===∈，1122330a b a b a b a b ⊥⇔++=．（2）若111(,,)A x y z ，222(,,)B x y z ， 则212121(,,)AB x x y y z z =---． 4模长公式：若123(,,)a a a a =，123(,,)b b b b =， 则222123||a a a a a a =⋅=++，yk i ABB(x2,y2,z2)A(x1,y1,z1)O jxzyk i A(x,y,z)O jxzyk iABB(x2,y2,z2)A(x1,y1,z1)O jxz222123||b b b b b b =⋅=++．5．夹角公式：112233222222123123cos ||||a b a b a b a ba b a b a a a b b b ++⋅⋅==⋅++++．6．两点间的距离公式： 若111(,,)A x y z ，222(,,)B x y z ，则2222212121||()()()AB AB x x y y z z ==-+-+-，或222,212121()()()A B d x x y y z z =-+-+-．例1 已知(3,3,1)A ，(1,0,5)B ，求：（1）线段AB 的中点坐标和长度；（2）到,A B 两点的距离相等的点(,,)P x y z 的坐标,,x y z 满足的条件例2．如图正方体1111ABCD A B C D -中， （1）若E 1∈A 1B 1，F 1∈C 1D 1，且11111114B E D F A B ==，求1BE 与1DF 所成角的余弦 （2）若P 为DD 1的中点，O 1，O 2，O 3分别是面ABCD ，B 1B 1C 1C 1，AB 1C 1D ，ABCD 的中心. 求证:B 1O 3⊥PA;并求PO 3与O 1O 2所成的角.(3)若E,F 分别是BB 1、CD 的中点，判断点A 、D 、C 1、E 四点是否共面？。
空间直角坐标系(116)
镜像变换
将图形关于某一平面镜像对称 。
05
空间直角坐标系中的曲线 与曲面
曲线在空间直角坐标系中的表示方法
参数方程表示法
01
通过给定曲线上点的坐标和参数值，用参数方程表示曲线的位
置和形状。
直角坐标方程表示法
02
通过曲线上点的x、y、z坐标之间的关系，用直角坐标方程表示
曲线的位置和形状。
极坐标方程表示法
垂直性
垂直于x轴、y轴或z轴的直线分 别与x轴、y轴或z轴正交。
距离和长度
点到原点的距离是该点的坐标值 的平方和的平方根。
三维图形的变换
01
02
03
04
平移变换
将图形沿某一坐标轴方向移动 一定的距离。
旋转变换
将图形绕某一坐标轴旋转一定 的角度。
缩放变换
将图形沿某一坐标轴方向按一 定的比例放大或缩小。
THANKS
感谢观看
球面坐标表示法
通过给定点与原点之间的 角度和距离来确定点的位 置。
柱面坐标表示法
通过给定点与原点之间的 距离和与某个坐标轴的角 度来确定点的位置。
02
空间直角坐标系的性质
点的对称性
点关于原点对称
如果点$P(x, y, z)$关于原点对称，则其对称点为$P'(-x, -y, z)$。
点关于坐标轴对称
通过曲面上点的球径、方位角和极角，用球面坐标方程表示曲面 的位置和形状。
曲线与曲面在空间直角坐标系中的性质
连续性
曲线和曲面在空间直角坐标系中是连续的，没有 断裂或间断点。
可微性
曲线和曲面在空间直角坐标系中是可微的，即可 以求得切线或法线方向。
光滑性
曲线和曲面在空间直角坐标系中是光滑的，即曲 率和挠率是有限的。
空间直角坐标系(86)
空间曲线的切线
空间曲线的切线方向由向量 $vec{T} = (x'(t), y'(t), z'(t))$ 给 出，其中 $x'(t), y'(t), z'(t)$ 分别 为 $x(t), y(t), z(t)$ 对参数 $t$
的导数。
空间曲面方程
一般形式
空间曲面方程可以表示为 $F(x, y, z) = 0$，其中 $F$ 为关于 $x, y, z$ 的 函数。
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判断点、线、面的位置关系
通过比较点的坐标与直线或平面的方程，可以判 断点、线、面之间的位置关系，如点在直线上、 点在平面内等。
判断几何形状
根据空间直角坐标系中点的坐标，可以判断一些 基本几何形状，如判断四点是否共面、判断三条 直线是否共点等。
分析几何性质
利用空间直角坐标系可以方便地分析一些几何性 质，如直线的方向、平面的法向量、曲面的形状 等。
向量的长度
向量的长度（或模）是一个标量，表示向量的大小。在空间直角坐标系中，向量 A = (a1, a2, a3) 的长度 |A| = √(a1² + a2² + a3²)。
向量点积与叉积运算
向量的点积
两个向量的点积是一个标量，等于两个向量对应坐标的分量相乘后相加。即如果有向量 A = (a1, a2, a3) 和向量 B = (b1, b2, b3)，则它们的点积 A · B = a1b1 + a2b2 + a3b3。点积可以用来计算两个向量的夹角或判断两个向量的方向关系。
06
空间直角坐标系在物理问 题中的应用
运动学问题中位移、速度和加速度描述
位移描述
在空间直角坐标系中，物体的位移可以用矢量表示，其大小和方向 分别由坐标差和坐标轴方向确定。