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解析幾何:第四章 空間中的直線與平面(1)空間直線的方向、平面方程、空間直線方程

§1 空間直線的方向

1. 方向角

通過原點O的直線OM與三條座標軸的夾角αβγ稱為該直線的方向角

: α=∠MOXβ=∠MOYγ=∠MOZ

2. 方向餘弦

直線方向角的餘弦稱為方向餘弦。

l=cosα=x/ρ,   m=cosβ=y/ρ,   n=cosγ=z/ρ

其中

       

3. 方向數

l為空間任一直線,通過原點O作平行於直線 的直線OMOM上任一點W的座標為(p,q,r),則pqr稱為直線l的方向數。

事實上,直線 l 和直線OM的方向餘弦為

l=p/k m=q/k , n=r/k

其中

   

4. 過兩點直線的方向餘弦

設直線l過點M1(x1,y1,z1

)M2(x2,y2,z2),則直線l的方向餘弦為

l=cosα=(x2-x1)/d,   m=cosβ=(y2-y1)/d,   n=cosγ=(z2-z1)/d

其中

   

§2 平面方程

1. 截距式

   

式中a,b,c分別是平面在三條座標軸的截距。

2. 點法式   

  

A,B,C不同時為零)

平面通過點M(x0,y0,z0),法線N的方向數為A,B,C

3. 三點式                           

 或

平面通過三點M1(x1, y1, z1), M2(x2, y2, z2), M3(x3, y3, z3)

4. 一般式

  

A,B,C不同時為零)

該平面的法線方向數為A,B,C.

特殊情況:

D=0時,平面通過原點。

A=0(B=0,C=0)時,平面與X(Y,Z)平行。

A=B=0(A=C=0,B=C=0)時,平面與OXY平面(OZX平面,OYZ平面)平行。

x=0(y=0,z=0)表示OYZ平面(OXZ平面,OXY平面)

5. 法線式

其中,αβ, γ為平面法線的方向角;p≥0為法線長,即原點O到平面的距離。

.平面的一般式方程Ax+By+Cz+D=0可化為法線式:

式中

  

稱為平面的法化因子,當D0時取正號;當D0時取負號。

6. 向量式

 (-r0α=0

式中r

為平面上任意一點的矢徑。平面通過已知矢徑r0的終點,且與已知向量α垂直。


§3 空間直線方程

1. 一般式(或交面式)

L:  

直線L為兩個平面的交線,它的方向數為

 ,

2. 對稱式(或引數式)

L:

L(t∞)

直線通過點M(x0, y0, z0),且具有方向數p, q, r

3. 兩點式

L:      

直線L通過點M1(x1, y1, z1)M2(x2, y2, z2)兩點。

4. 射影式

L:

直線L是平面 y=ax+g(平行於z)和平面z=bx+h(平行於y)的交線;L通過點(0, g, h),具有方向數1, a, b

5. 向量式

L:   r=r0+tα (t∞)

直線L通過矢徑r0的終點,且與已知向量α平行,rL上任意點的矢徑。


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