空间直角坐标系及点的坐标表示
空间直角坐标系点坐标表示
空间直角坐标系点坐标表示以空间直角坐标系点坐标表示为标题，本文将介绍空间直角坐标系的相关知识。
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的位置。
在空间直角坐标系中，每个点都可以用三个坐标值来表示，分别为x、y和z。
这三个坐标值分别代表了点在x轴、y轴和z轴上的位置。
其中，x轴是水平方向，y轴是垂直于x轴且在水平平面内的方向，z轴是垂直于水平平面的垂直方向。
这样，通过这三个坐标值的组合，我们可以准确地确定一个点在空间直角坐标系中的位置。
在空间直角坐标系中，每个坐标轴都有正方向和负方向。
正方向是从原点向右、向上和向外延伸的方向，负方向则是相反的方向。
通过正负号的不同，可以确定一个点在各个坐标轴上的位置。
举个例子，假设有一个点A，它在x轴上的坐标为2，y轴上的坐标为-3，z轴上的坐标为1。
那么在空间直角坐标系中，点A的位置可以表示为(2, -3, 1)。
这意味着点A位于x轴的正方向上2个单位处，位于y轴的负方向上3个单位处，位于z轴的正方向上1个单位处。
在空间直角坐标系中，我们可以通过计算两个点之间的距离来衡量它们之间的空间距离。
根据勾股定理，两个点之间的距离可以通过它们在各个坐标轴上的坐标差值计算得出。
例如，点A(2, -3, 1)和点B(-1, 4, 2)之间的距离可以计算为：AB = √[(x2 - x1)² + (y2 - y1)² + (z2 - z1)²]= √[(-1 - 2)² + (4 - (-3))² + (2 - 1)²]= √[9 + 49 + 1]= √59所以点A和点B之间的距离为√59个单位。
除了表示点的位置和计算距离外，空间直角坐标系还可以用于表示向量。
向量是具有大小和方向的量，可以用箭头表示。
在空间直角坐标系中，一个向量可以用起点和终点的坐标表示。
例如，向量AB 可以表示为(2, -3, 1)到(-1, 4, 2)的箭头。
空间直角坐标系 课件
∴B(5,0,0)，D(0,4,0)，A1(0,0,4)，
从而 C(5,4,0)，B1(5,0,4)．
图(1)
又 D1(0,4,4)，P 为 B1D1 的中点，∴P(52，2,4)．
[错因] 空间直角坐标系中，x轴、y轴和z轴的正方向排 列次序要符合右手法则，即用右手握住z轴，拇指所指 的方向为z轴的正方向，其余四指所指的方向为由x轴正 向到y轴正向的转动方向．错解中，坐标系的建立不符 合右手法则，因此解答是不正确的．
图(2)
∴P(2，52，4)．
[正解] 如图(2)，分别以 AD、AB 和 AA1 所在直线为 x 轴、y
轴和 z 轴，建立空间直角坐标系．
∵AB＝5，AD＝4，AA1＝4，
∴B(0,5,0)，D(4,0,0)，A1(0,0,4)，
从而 C(4,5,0)，B1(0,5,4)． 又 D1(4,0,4)，P 为 B1D1 的中点，
探究点一 空间中点的坐标的确定
(1)过空间一点M分别作三个坐标平面的平行平面，与三个 坐标轴的交点的坐标分别为点M的横、纵、竖坐标．
(2)特殊位置点的坐标的特征． x轴上的点的坐标为(x,0,0)，其中x为任意实数； y轴上的点的坐标为(0，y,0)，其中y为任意实数； z轴上的点的坐标为(0,0，z)，其中z为任意实数； xOy平面上的点的坐标为(x，y,0)，其中x，y为任意实数； xOz平面上的点的坐标为(x,0，z)，其中x，z为任意实数； yOz平面上的点的坐标为(0，y，z)，其中y，z为任意实数．
已知正方体ABCD－A′B′C′D′的棱长为2，建立如 图不同的空间直角坐标系，试分别写出正方体各顶点 的坐标．
[提示]在不同的空间直角坐标系下，同一个点的坐标是 不同的，应分别写出．
空间直角坐标系及坐标运算
基础知识梳理
4．空间向量坐标表示及应用 (1)数量积的坐标运算 则a·b若＝aa＝1b(1a＋1，a2ab22，＋aa33)b，3 .b＝(b1，b2，b3)， (2)共线与垂直的坐标表示 设a＝(a1，a2，a3)，b＝(b1，b2，b3)， 则a∥b⇔a＝λb⇔a1＝λb1，a2＝λb2，a3＝ λb3，a⊥b⇔a·b＝0⇔a1b1＋a2b2＋a3b3＝ 0(a，b均为非零向量)．
课堂互动讲练
2．证明空间四点共面的方法 对空间四点P，M，A，B可通过 证明下列结论成立来证明四点共面 (1)M→P＝xM→A＋yM→B； (2)对空间任一点 O，O→P＝O→M＋xM→A ＋yM→B；
课堂互动讲练
(3)对空间任一点 O，O→P＝xO→M＋yO→A ＋zO→B(x＋y＋z＝1)；
A．x＝1，y＝1 B．x＝12，y＝－12 C．x＝16，y＝－32
D．x＝－16，y＝32 答案：C
三基能力强化
3．已知空间四边形 OABC 中，点 M 在 线段 OA 上，且 OM＝2MA，点 N 为 BC 的中
点，设O→A＝a，O→B＝b，O→C＝c，则M→N等于
() A.12a＋12b－23c
【解】 法一：(1)原式可变形为 O→P＝O→M＋(O→A－O→P)＋(O→B－O→P) ＝O→M＋P→A＋P→B. ∴O→M＝O→P－P→A－P→B. 由共面向量定理的推论知 M 与 P、A、 B 共面．
课堂互动讲练
(2)
原
式
可
变
形
为
→ OP
＝
2
→ OA
＋
→ OA
－
O→B＋O→A－O→M＝2O→A＋B→A＋M→A.
基础知识梳理
3．空间向量的数量积及运算律 (1)数量积及相关概念 ①两向量的夹角
空间直角坐标系
一、空间向量的基本概念
平面向量
空间向量
定义
具有大小和方向的量
表示法 几何表示：有向线段 AB 字母表示: a
向量的模
向量的大小 AB a
相等向量 相反向量 单位向量 零向量
长度相等且方向相同的向量 长度相等且方向相反的向量 模为1的向量，没有规定方向 模为0的向量，与任何向量共线
空间任意两个向量都可以平移到同一个平面内，
( x y z 1)
判断四点共面，或直线平行 于平面
1.下列命题中正确的有：B
(1) p xa yb p 与 a 、b 共面 ; (2) p 与 a 、b 共面 p xa yb ；
(3) MP x MA y MB P、M、A、B共面；
(4) P、M、A、B共面 MP xMA yMB ；
预备知识
数轴Ox上的点M
实数x
O
直角坐标平面上的点M
y
M
x
x
实数对(x，y)
y A(x,y)
Ox
x
一、空间直角坐标系 —Oxyz
z
竖轴
1
纵轴
o
1
1
y
x
右手直角坐标系
横轴
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．
【温故知新】
平面向量基本定理：
如果e1，e2是同一平面内的两个不共线向量， 那么对于这一平面内的任一向量a，有且只有
一对实数1，2，使a＝1e1＋2 e2。
（e1、e2叫做表示这一平面内所有向量的一组基底。）
五、共面向量
2. 如果两个向量 a,不b 共线，
空间直角坐标系的定义和坐标
空间直角坐标系的定义和坐标一、空间直角坐标系的定义和坐标1.空间直角坐标系在单位正方体$oabc-d′a′b′c′$中，以$o$点为原点，分别以射线$oa$，$oc$，$od′$的方向为正方向，以线段$oa$，$oc$，$od′$的长为单位长，建立三条数轴：$x$轴、$y$轴、$z$轴。
这时我们说建立了一个空间直角坐标系$oxyz$，其中点$o$叫做坐标原点，$x$轴、$y$轴、$z$轴叫做坐标轴。
通过每两个坐标轴的平面叫做坐标平面，分别称为$xoy$平面、$yoz$平面、$xoz$平面。
2.空间矢量的坐标一个向量在空间直角坐标系中的坐标等于表示向量的有向线段的终点坐标减去起点坐标。
如$a(x_1,y_1,z_1)$，$b(x_2,y_2,z_2)$，则$\overrightarrow{ab}=$$\overrightarrow{ob}-$$\overrightarrow{oa}=$$(x_2-x_1$，$y_2-y_1$，$z_2-z_1)$。
3.空间向量的坐标运算设$\boldsymbola(x_1,y_1,z_1)$，$\boldsymbolb(x_2,y_2,z_2)$，则（1） $\boldsymbola+\boldsymbolb=（x_1+x_2，y_1+y_2，z_1+z_2）$（2）$\boldsymbola-\boldsymbolb=(x_1-x_2,y_1-y_2,z_1-z_2)$。
（3） $\boldsymbola·\boldsymbolb=x_1x_2+y_1y_2+z_1z_2$（4）$|\boldsymbola|=\sqrt{x^2_1+y^2_1+z^2_1}$。
（5）$λ\boldsymbola=（λx_1，λy_1，λz_1）$4、空间向量平行（共线）与垂直的充要条件让非零向量$\boldsymbol（x_1，y_1，z_1）$，$\boldsymbol B（x_2，y_2，z_2）$，然后$\boldsymbola∥\boldsymbolb\leftrightarrow\frac{x_1}{x_2}=\frac{y_1}{y_2}=\frac{z_1}{z_2}=λ(λ∈\mathbf{r})$。
空间直角坐标系
4
3
O
y
1
D`
x
P3(1, 1,1) z
o
x
P1(1, 1, 1)
P(1,1,1)
y
P2 (1,1, 1)
四、空间点的对称问题：
点M(x,y,z)是空间直角坐标系O-xyz中的一点
(1)与点M关于x轴对称的点: (x,-y,-z) (2)与点M关于y轴对称的点: (-x,y,-z) (3)与点M关于z轴对称的点: (-x,-y,z) (4)与点M关于原点对称的点: (-x,-y,-z)
的坐标．并指出哪些点在坐标轴上，哪些点在坐标平面上．
z
(0，0，1) D '
(1，0，1) A '
C '(0，1，1)
B '(1，1，1)
O(0，0，0) C(0，1，0) y
A(1，0，0) B(1，1，0)
x
三、特殊位置的点的坐标：
z
•C
1
•
E
•
F
B
O• 1 •
•1
A
•D
x
点P的位置
y
原点O
小提示：坐标轴
[答案] A
空间直角坐标系中任意 一点的位置如何表示？
二、空间点的坐标：
设点M是空间的一个定点，过点M分别作垂直 于x 轴、y 轴和z 轴的平面，依次交x 轴、y 轴 和z 轴于点P、Q和R．
z
R M
O
Qy
P
M’
x
二、空间点的坐标：
设点P、Q和R在x轴、y轴和z轴上的坐标分别
是x,y和z,这样空间一点M的坐标可以用有序实
上的点至少有两个
坐标等于0；坐标面
空间直角坐标系中点坐标公式
空间直角坐标系中点坐标公式在空间直角坐标系中，我们可以用三个数值来表示一个点的位置。
这三个数值分别代表了点在x轴、y轴和z轴的坐标。
我们可以将这三个坐标值写成一个有序三元组 (x, y, z)。
假设我们有一个点P，它在x轴上的坐标为x，y轴上的坐标为y，z 轴上的坐标为z。
那么点P的坐标可以表示为 (x, y, z)。
在三维空间中，点的坐标公式可以通过测量从原点到点P的三条边的长度得到。
根据勾股定理，我们可以得出以下关系：1. 点P在x轴上的坐标可以通过测量点P到y轴和z轴的距离得到。
这个距离可以表示为√(y^2 + z^2)。
所以点P在x轴上的坐标为x = √(y^2 + z^2)。
2. 点P在y轴上的坐标可以通过测量点P到x轴和z轴的距离得到。
这个距离可以表示为√(x^2 + z^2)。
所以点P在y轴上的坐标为y = √(x^2 + z^2)。
3. 点P在z轴上的坐标可以通过测量点P到x轴和y轴的距离得到。
这个距离可以表示为√(x^2 + y^2)。
所以点P在z轴上的坐标为z = √(x^2 + y^2)。
通过这个坐标公式，我们可以计算出点P在三维空间中的坐标。
例如，如果点P在x轴上的坐标为3，在y轴上的坐标为4，在z轴上的坐标为5，那么点P的坐标可以表示为 (3, 4, 5)。
通过这个坐标公式，我们可以方便地计算出点在空间中的位置。
同时，我们也可以通过这个公式来确定点在空间中的距离和方向。
总结起来，空间直角坐标系中点的坐标可以用有序三元组 (x, y, z) 表示，其中x代表点在x轴上的坐标，y代表点在y轴上的坐标，z 代表点在z轴上的坐标。
我们可以通过测量点到每个轴的距离得到点的坐标。
这个坐标公式在三维空间中有着广泛的应用，可以用来计算点的位置、距离和方向等信息。
高数空间解析几何学空间直角坐标系
实例 一 物 体 在 常 力 F 作 用 下 沿 直 线 从 点 M 移 动 1 到 点 M 2 ， 以 s 表 示 位 移 ， 则 力F 所 作 的 功 为 (其 中 为 F 与 s 的 夹 角 ) W | F || s | cos
定义 向 量 a 与 b 的 数 量 积 为 a b a b | a || b | cos b
坐标面上的点 A , B , C ,
z
R ( 0 ,0 , z )
O ( 0 ,0 ,0 )
B (0, y , z )
C ( x,o, z)
M ( x, y, z)
o
Q ( 0 , y ,0 )
y
x
P ( x ,0 ,0 )
A ( x , y ,0 )
3
二、空间两点间的距离
设 M 1 ( x1 , y1 , z1 ) 、 M 2 ( x 2 , y 2 , z 2 )为 空 间 两 点
x1
P1 P 2
x1 2
1 2
x 2,
cos cos
y0
P1 P 2
y0 2 z3 2
2 2
y
2,
z3
P1 P 2
(2,
1 2
z 4, z 2,
2 , 2 ).
21
P2 的 坐 标 为 ( 2 , 2 , 4 ),
四、两向量的数量积
注. 减法 a b a ( b )
b
a
ab ab
b
b
c
a
b c a ( b ) a b
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2、A(3,1, 4), B(1, 2,8)的中点坐标为_（__2,_1_.5_,6）
3、AB的中点坐标为(3,1, 4)，其中B点坐标为 （0，0，0），那么A点的坐标为_（__6_,2_,_8_）
空间两点A(x1, y1, z1)B(x2 , y2 , z2 )的中点
坐标为( x1 + x2 , y1 + y2 , z1 + z2 )
2
2
2
例2：A(1, 2, 4), B(0, 2,5)的中点坐标Байду номын сангаас（1，2，9） 22
A(0,1, 4)和B点的中点坐标为C为（2，3，5），
求B点的坐标。
求下列各点的坐标
Z
Y X
说明:
z
☆本书建立的坐标系
都是右手直角坐标系.
o
y
x
二、空间直角坐标系的画法:
z 1.X轴与y轴、x轴与z轴均成1350, 而z轴垂直于y轴．
2.y轴和z轴的单位长度相同， 1350 o
x轴上的单位长度为y轴（或z
1350
y
轴）的单位长度的一半． x
三、空间任一点坐标的求法
过点M作三个平面分别垂直
空间直角坐标系
提 问:
我们知道,在平面直角坐标系中,平面上任 意一点的位置都有唯一的坐标来表示.
那空间中任意一点的位置怎样用坐标来 表示?
下图是一个房间的示意图,下面来 探讨表示电灯位置的方法.
z
墙
墙 地面
4 3
1
O1
4
x
(4,5,3) 5y
一、空间直角坐标系建立 z
从空间某一个定点０
引三条互相垂直且有相
B'
O
xA
B
Cy
z D'
A' O
xA
C' B'
Cy B
1.坐标平面内的点
xoy平面上的点表示为（x,y,0) yoz平面上的点表示为（0,y,z) xoz平面上的点表示为（x,0,z)
2.坐标轴上的点
x轴上的点表示为（x，0，0） y轴上的点表示为（0，y，0）
z轴上的点表示为（0,0,z)
四、空间中点坐标公式
z
于x轴、y轴、z轴分别交于P、
R、Q(即点A在坐标平面的射
R
影)。点P、R、Q在相应坐标
轴上的坐标依次为x,y,z则
有序实数对（x,y,z）叫做
点M的坐标
o
xP
M (x, y, z)
Qy
例1、在如图长方体中，已知 OA = 3, OC = 4, OD¢ = 2,试求其顶点的坐标。
z D'
C'
A'
同单位长度的数轴，这 样就建立了空间直角坐
o
y
标系０－xyz． x
点Ｏ叫做坐标原点，x轴、y轴、z轴叫做
坐标轴，这三条坐标轴中每两条确定一个坐标
平面，分别称为xoy平面、 yoz平面、和 Zox
平面．
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，若中 指指向z轴的正方向，则称这 个坐标系为右手直角坐标系．