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人教a版数学必修二第四章《圆与方程》《空间直角坐标系》学习过程【精品教案】
空间直角坐标系
学习过程
知识点一:空间直角坐标系
(1)空间直角坐标系
如图,OABC-D1A1B1C1是单位正方体。以O为原点,分别以射线OA,OC,OD1的方向为正方向,以线段OA,OC,OD1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作系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、zOx平面。
(2)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。
(3)空间直角坐标系中点的坐标
设点M为空间的一个定点,过点M分别作垂直于x、y、z轴的平面,依次交x、y、z轴于点P、Q、R设点P、Q、R在x、y、z轴上的坐标分别为x、y、z,那么就得到与点M对应惟一确定的有序实数组(x,y,z),有序实数组(x,y,z)叫做点M的坐标,记作M(x,y,z),这样就确定了M点的空间坐标了,其中x、y、z分别叫做点M的横坐标、纵坐标、竖坐标。
知识点二:空间中两点间的距离公式
推导 空间中两点P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2),在xOy平面上的射影分别为M,N,那么M,N的坐标为M(x1,y1,0),N(x2,y2,0)
在xOy平面上,
过点P1作P2N的垂线,垂足为H,则
在RtP1HP2中,
因此,空间中两点P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2)之间的距离为
(2) 空间中两点间的距离公式
空间中两点P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2)之间的距离为
学习结论
空间中两点P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2),则P1P2的中点P()
熟记坐标轴上点的坐标和坐标平面上点的坐标表示的特征。
(3)空间中两点P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2)之间的距离为
典型例题
例1、已知点的坐标为,试在空间直角坐标系中作出点.
解析::由可知点在轴上的射影为,在轴上射影为,以为邻边的矩形的顶点是点在坐标平面上的射影,.
过作直线垂直于坐标平面,并在此直线的平面上方截取个单位,
得到的就是点.
例2、如图,长方体中,,,,于相交于点.分别写出,,的坐标.
解析:,,各点的坐标分别是,,
例3、在平面内的直线上确定一点,使到点的距离最小.
解析:由已知,可设,
则.
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