高等数学向量代数与空间解析几何总结课件.ppt

一、主要内容,（一）向量代数,（二）空间解析几何,空间解析几何与向量代数,习 题 课,向量的线性运算,向量的表示法,向量积,数量积,向量的积,向量概念,（一）向量代数,1、向量的概念,定义:既有大小又有方向的量称为向量.,自由向量、,相等向量、,负向量、,向径.,重要概念:,零向量、,向量的模、,单位向量、,平行向量、,(1)加法：,2、向量的线性运算,(2)减法：,(3)向量与数的乘法：,向量的分解式：,在三个坐标轴上的分向量：,向量的坐标表示式：,向量的坐标：,3、向量的表示法,向量的加减法、向量与数的乘积等的坐标表达式,向量模长的坐标表示式,向量方向余弦的坐标表示式,4、数量积,(点积、内积),数量积的坐标表达式,两向量夹角余弦的坐标表示式,5、向量积,(叉积、外积),向量积的坐标表达式,/,请归纳向量的数量积和向量积在几何中的用途,（1）数量积求向量的模：求两向量的夹角：,请归纳向量的数量积和向量积在几何中的用途（续）,（1）数量积求一个向量在另一个向量上的投影：两向量垂直的充要条件为,请归纳向量的数量积和向量积在几何中的用途（续）,（2）向量积求与两个非共线向量a、b同时垂直的向量n,可取其中是某个非零的数（通常在不考虑向量模的大小时可取=1）；,请归纳向量的数量积和向量积在几何中的用途（续）,（2）向量积,几何上,/,直 线,曲面,曲线,平 面,参数方程,旋转曲面,柱 面,二次曲面,一般方程,参数方程,一般方程,对称式方程,点法式方程,一般方程,空间直角坐标系,（二）空间解析几何,横轴,纵轴,竖轴,定点,1、空间直角坐标系,空间的点,有序数组,空间直角坐标系,共有一个原点,三个坐标轴,三个坐标面,八个卦限.,它们距离为,两点间距离公式:,曲面方程的定义：,2、曲面,研究空间曲面的两个基本问题：,（2）已知坐标间的关系式，研究曲面形状.,（1）已知曲面作为点的轨迹时，求曲面方程.,1 旋转曲面,定义：以一条平面曲线绕其平面上的一条直线旋转一周所成的曲面称之.,这条定直线叫旋转曲面的轴.,方程特点:,（2）圆锥面,（1）球面,（3）旋转双曲面,2 柱面,定义：,平行于定直线并沿定曲线C移动的直线L所形成的曲面称之.,这条定曲线叫柱面的准线，动直线叫柱面的母线.,从柱面方程看柱面的特征：,(1)平面,(3)抛物柱面,(4)椭圆柱面,(2)圆柱面,3 二次曲面,定义:三元二次方程所表示的曲面称为二次曲面.,（1）椭球面,（2）椭圆抛物面,（3）马鞍面,（4）单叶双曲面,（5）圆锥面,3、空间曲线,1 空间曲线的一般方程,2 空间曲线的参数方程,如图空间曲线,一般方程为,参数方程为,3 空间曲线在坐标面上的投影,消去变量z后得：,设空间曲线的一般方程：,曲线在 面上的投影曲线为,面上的投影曲线,面上的投影曲线,如图:投影曲线的研究过程.,空间曲线,投影曲线,投影柱面,4 空间立体或曲面在坐标面上的投影,空间立体,曲面,4、平面,1 平面的点法式方程,2 平面的一般方程,3 平面的截距式方程,4 平面的夹角,5 两平面位置特征：,/,5、空间直线,1 空间直线的一般方程,3 空间直线的参数方程,2 空间直线的对称式方程,直线,直线,两直线的夹角公式,4 两直线的夹角,5 两直线的位置关系：,/,6 直线与平面的夹角,直线与平面的夹角公式,7 直线与平面的位置关系,/,二、典型例题,例1,解,由题设条件得,解得,例2,解,过已知直线的平面束方程为,由题设知,由此解得,代回平面束方程为,例3,解,将两已知直线方程化为参数方程为,即有,例4,解,所求投影直线方程为,例5,解,由于高度不变,故所求旋转曲面方程为,例8、已知点A(1,2,5)，B(-2,0,-3),C(1,-3,0)，求点D(4,3,0)关于平面ABC的对称点。,例9、求证两直线,相交，并求出交点坐标及包含两直线的平面。,解：直线的标准式是,令：,向量,两直线相交。,例10.求直线,在平面,上的投影,直线l0的方程，并求l0绕 y 轴旋转一周所成曲面的方程。,解法1 设经过l且垂直于的平面方程为,则由条件可知,由此解得,于是1的方程为,从而l0的方程为：,即,于是l0绕y轴旋转一周所成曲面的方程为,(A,B,Cs,n),解法2 由于直线l的方程可写为,所以过直线l的平面方程可设为,即,由它与平面垂直，得,于是经过直线l且垂直于的平面方程为,从而l0：,（下同解法一）,l 的方向向量为s=1,1,1，的法线向量为n=1，1，2,经过 l 且垂直于的平面1的法线向量为,又因为1经过l，1当然经过l上的点（1，0，1），所以 1的方程为,即,（下同解法一）,解法3,测 验 题,