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空间直线的方向向量怎么求,直线的方向向量怎么求(高三数学知识点-空间向量)

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内容导航:1、空间直线的方向向量怎么求:直线的方向向量怎么求2、高三数学知识点-空间向量

1、空间直线的方向向量怎么求:直线的方向向量怎么求

空间直线点向式方程的形式为(和对称式相同):(x-x0)/l=(y-y0)/m=(z-z0)/n,其方向向量就是(l,m,n)或反向量(-l,-m,-n)。

空间直线点向式方程的形式为(和对称式相同)(x-x0)/l=(y-y0)/m=(z-z0)/n,其方向向量就是(l,m,n)或反向量(-l,-m,-n)。

比如直线x+2y-z=7-2x+y+z=7

(1)先求一个交点,将z随便取值解出x和y不妨令z=0由x+2y=7-2x+y=7解得x=-7/5,y=21/5所以(-7/5,21/5,0)为直线上一点

(2)求方向向量因为两已知平面的法向量为(1,2,-1),(-2,1,1),所求直线的方向向量垂直于2个法向量。由外积可求方向向量=(1,2,-1)×(-2,1,1)=i j k1 2 -1-2 1 1=3i+j+5k所以直线方向向量为(3,1,5)

把直线上的向量以及与之共线的向量叫做直线的方向向量。

所以只要给定直线,便可构造两个方向向量(以原点为起点)。即已知直线l:ax+by+c=0,则直线l的方向向量为d1=(-b,a)或d2=(b,-a)。

已知定点Pο(xο,yο,zο)及非零向量v={l,m,n},则经过点Pο且与v平行的直线L就被确定下来,因此,点Pο与v是确定直线L的两个要素,v称为L的方向向量。由于对向量的模长没有要求,所以每条直线的方向向量都有无数个。

2、高三数学知识点-空间向量

1.空间向量的概念:

具有大小和方向的量叫做向量

注:⑴空间的一个平移就是一个向量

⑵向量一般用有向线段表示,同向等长的有向线段表示同一或相等的向量

⑶空间的两个向量可用同一平面内的两条有向线段来表示

2.空间向量的运算

定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘向量运算如下

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运算律:⑴加法交换律:a+b=b+a

⑵加法结合律:(a+b)+c=a+(b+c)

⑶数乘分配律:λ(a+b)=λa+λb

3共线向量

表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,则这些向量叫做共线向量或平行向量a平行于b记作a//b.

当我们说向量a、b共线(或a//b)时,表示a、b的有向线段所在的直线可能是同一直线,也可能是平行直线.

4.共线向量定理及其推论:

共线向量定理:空间任意两个向量a、b(b≠0),a//b的充要条件是存在实数λ,使a=λb.

推论:如果ι为经过已知点A且平行于已知非零向量a的直线,那么对于任意一点O,点P在直线ι上的充要条件是存在实数t满足等式 OP=OA+ta.

其中向量a叫做直线ι的方向向量.

5.向量与平面平行:

已知平面α和向量a,作OA=a,如果直线OA平行于α或在α内,那么我们说向量α平行于平面α,记作:a//α.

通常我们把平行于同一平面的向量,叫做共面向量

说明:空间任意的两向量都是共面的

6.共面向量定理:

如果两个向量a,b不共线,P与向量a,b共面的充要条件是存在实数x,y使P=xa+yb

推论:空间一点P位于平面MAB内的充分必要条件是存在有序实数对x,y,使MP=xMA+yMB或对空间任一点O,有OP=OM+xMA+yMB ①

①式叫做平面MAB的向量表达式

7 空间向量基本定理:

如果三个向量a,b,c不共面,那么对空间任一向量p,存在一个唯一的有序实数组x,y,z,使p=xa+yb+zc

推论:设O,A,B,C是不共面的四点,则对空间任一点P,都存在唯一的三个有序实数x,y,z,使OP=xOA+yOB+zOC

8 空间向量的夹角及其表示:

已知两非零向量a,b在空间任取一点O,作OA=a,OB=b则∠AOB叫做向量a与b的夹角,记作<a,b>;且规定0≤<a,b>≤π,显然有<a,b>=<b,a>;若<a,b>=π/2,则称a与b互相垂直,记作:a⊥b.

9.向量的模:

设OA=a,则有向线段OA的长度叫做向量a的长度或模,记作:|a|.

10.向量的数量积: a·b=|a|·|b|·cos<a,b>.

已知向量AB=a和轴ι,e是ι上与ι同方向的单位向量,作点A在ι上的射影A',作点B在ι上的射影B',则A'B'叫做向量AB在轴ι上或在e上的正射影.

可以证明A'B'的长度|A'B'|=|AB|cos<a,e>=|a,e|.

11.空间向量数量积的性质:

(1)a·e=|a|cos<a,e>.

(2)a⊥b<=>a·b=0.

(3)|a|²=a·a.

12.空间向量数量积运算律:

(1)(λa)·b=λ(a·b)=a·(λb).

(2)a·b=b·a(交换律)

(3)a·(b+c)=a·b+a·c(分配律).

空间向量的坐标运算

一.知识回顾:

(1)空间向量的坐标:空间直角坐标系的x轴是横轴(对应为横坐标),y轴是纵轴(对应为纵轴),z轴是竖轴(对应为竖坐标).

①令a=(a1,a2,a3),b=(b₁,b₂,b₃),则a+b=(a₁±b₁,a₂±b₂,a₃±b₃)

λ a=(λa₁,λa₂,λ₃)(λ∈R)

a·b=a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃=0

a//b<=>a₁=λb₁,a₂=λ₂,a₃=λ₃(λ∈R)<=>₁/b₁=a₂/b₂=a₃/b₃

a⊥b<=>a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃=0

|a|=√(a·a)=√(a₁²+a₂²+a₃²)(用到常用的向量模与向量之间的转化:|a|²=a·a=>|a|=√(a·a))

cos<a,b>=a·b/|a|·|b|=(a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃)/ √(a₁²+a₂²+a₃²)·√(b₁²+b₂²+b₃²)

②空间两点的距离公式:d=√[(x₂-x₁)²+(y₂-y₁)²+(z₂-z₁)²].

(2)法向量:若向量a所在直线垂直于平面α,则称这个向量垂直于平面α,记作a⊥α,如果a⊥α那么向量a叫做平面α的法向量.

(3)用向量的常用方法:

①利用法向量求点到面的距离定理:如图,设n是平面α的法向量,AB是平面α的一条射线,其中A∈α,则点B到平面α的距离为|AB·n|/|n|.

②利用法向量求二面角的平面角定理:设n₁,n₂分别是二面角α-ι-β中平面α,β的法向量,则n₁,n₂所成的角就是所求二面角的平面角或其补角大小(n₁,n₂方向相同,则为补角,n₁,n₂反方,则为其夹角).

③证直线和平面平行定理:已知直线a≠不包含平面α,A·B∈a,C·D∈α,且CDE三点不共线,则a∥α的充要条件是存在有序实数对λ·μ使AB=λCD+μCE.(常设AB=λCD+μCE求解λ,μ若λ,μ存在即证毕,若,λμ不存在,则直线AB与平面相交).

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