向量代数与空间解析几何
向量相关
方向角
一向量 **r **与 轴正向的夹角 称为其方向角,方向角的余弦成为其方向余弦。
设 r=()
那么有
$cos\alpha = \frac{x}{|r|}, cos\beta = \frac{y}{r}, cos\gamma = \frac{z}{r} $
进而有
$cos^2\alpha + cos^2\beta + cos^2\gamma = 1 $
投影
将向量 r 在 轴上的投影记为: 或
设向量 r 与 轴正向的夹角为 ,则:
-
(a)
-
(a + b) = (a) + (b)
向量积
c 为 a,b的向量积记为 c = a b.
c 满足:
- |c| = |a||b|
- c$ \perp \perp $b,且三者满足右手法则
右手法则:
右手四指指向a ,向b内旋,拇指方向为c的方向
向量积的性质
- a a = 0
- a b a b = 0
向量积的运算律
- 反交换律 :b a = a b
- 分配律:(a + b) c = a c + a c
- 结合律:(a) b = (a b)
向量积的坐标计算
a b =
计算时可以写为
交叉相乘可得到三个值,对应 i,j,k 的参数
平面及其方程
方程
设平面的一个法向量为 n =
一般方程
点法式方程
该平面过点
则方程为
截距式方程
设平面与 轴的交点为
则该方程为
平面关系
设有两平面
其法向量为
n
n
则两面的夹角:
特别的:
点面距离
设有平面,点
则点到平面的距离为
直线及其方程
方程
一般方程
设直线 L 是平面 和 的交线
那么可以写为
对称式方程
设直线的方向向量为,且直线过点
那么对称式方程可以写为
参数式方程
对于对称式方程,设其比值为 t,那么就有
直线关系
线线关系
设有直线:
方向向量分别为:s,s
设两线夹角为,则
特别的:
线面关系
设有直线和平面:
方向向量:
法向量:
设线面夹角为,则
特别的:
点线距离
点线距离可利用公式 计算,其中,A 为线上任一点,d 为直线方向向量。 求得的是 AP 与 d 构成的平行四边形的面积,除去 **d ** 的模后得到的就是高,即点线距离。
曲面及其方程
旋转曲面的方程
| 曲线所在坐标面 |
曲线方程 |
旋转轴 |
旋转曲面方程 |
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轴 |
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轴 |
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轴 |
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$f(x,z)=0 $ |
轴 |
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轴 |
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轴 |
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柱面
一直线 沿着曲线 平行移动形成的轨迹叫做柱面。其中, 被称作母线、 被称作准线。
对于准线在 平面, 平行于 轴的曲线,可以表示为: