人教版高中数学选择性必修第一册第一章空间向量与立体几何1.3空间向量及其运算的坐标表示1.3.1空间直角坐标系课件(共53张PPT)

文档属性

名称 人教版高中数学选择性必修第一册第一章空间向量与立体几何1.3空间向量及其运算的坐标表示1.3.1空间直角坐标系课件(共53张PPT)
格式 ppt
文件大小 3.4MB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-24 00:00:00

图片预览

文档简介

(共53张PPT)
第一章 空间向量与立体几何
1.3 空间向量及其运算的坐标表示
1.3.1 空间直角坐标系
1. 了解空间直角坐标系.(数学抽象)
2. 掌握空间直角坐标系中点的坐标和向量的坐标的概念.(直观想象)
3. 能在空间直角坐标系中表示空间中点的坐标和向量的坐标.(数学运算)
  (1)如图所示,怎样才能刻画地球的卫星在空间中的位置?
  (2)在直线上建立数轴后,就可以用一个数刻画点在直线上的位置;平面向量中,我们借助平面向量基本定理以及两个互相垂直的单位向量,引进了平面向量的坐标.空间向量是否可以引进类似的坐标?
知识点一 空间直角坐标系
教材知识整理与归纳
(1)建系:在空间选定一点O和一个单位正交基底{i,j,k},以点O为原 点,分别以 的方向为正方向,以它们的长为单位长度建立三条 数轴:x轴、y轴、z轴,这样就建立了空间直角坐标系.
i,j,k 
(2)有关概念
坐标轴 轴、 轴、 轴
原点 点
坐标向量 , ,
坐标平面 Oxy平面、Oyz平面和Ozx平面,它们把空间分成 个部分
x 
y 
z 
O 
i 
j 
k 
八 
(3)建系的常用规则
①画空间直角坐标系Oxyz时,一般使∠xOy=135°(或45°),∠yOz= 90°.
②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.
思考:构成建立空间直角坐标系的基向量满足什么条件?
如何建立适当的空间直角坐标系?
解析:根据几何体本身的几何性质,恰当建立空间直角坐标系最为关键,如 果坐标系引入得恰当、合理,那么就容易确定点的坐标.常见的建系方法有 以下三种:
(1)借助三条两两相交且垂直的棱所在的直线为坐标轴.如长方体等规则几 何体,一般选择三条棱所在的直线为三个坐标轴,如图1.
(2)借助面面垂直的性质定理建系.若题目中出现侧面和底面垂直的条件, 一般利用此条件添加辅助线,确定z轴,如图2.
(3)借助棱锥的高线建系.对于正棱锥,利用顶点在底面的射影为底面的中 心,可确定z轴,然后以底面内过底面的中心且互相垂直的直线分别为x 轴、y轴,如图3.
xi+yj+zk 
(x,
y,z) 
横 
纵 
竖 
点的
位置 x轴上 y轴上 z轴上 Oxy
平面内 Oyz
平面内 Ozx
平面内
坐标
的形式 (x, 0,0) (0,y, 0) (0,0, z) (x, y,0) (0,y, z) (x,0, z)
A. 点P关于x轴对称的点P1(x,-y,-z)
B. 点P关于y轴对称的点P2(x,-y,z)
C. 点P关于原点对称的点P3(-x,-y,-z)
D. 点P关于Oxy平面对称的点P4(x,-y,z)
AC
解析:点P(x,y,z)关于x轴对称的点P1(x,-y,-z),关于y轴 对称的点P2(-x,y,-z),关于原点对称的点P3(-x,-y,- z),关于Oxy平面对称的点P4(x,y,-z),即A,C正确;B,D错误.
 求空间点的坐标
课堂互动探究与提升
解:点D'在z轴上,且OD'=2,
所以点D'的坐标是(0,0,2).
同理,点C的坐标是(0,4,0).
点A'在x轴、y轴、z轴上的射影分别为A,O,D',
它们在坐标轴上的坐标分别为3,0,2,
所以点A'的坐标是(3,0,2).
点B'在x轴、y轴、z轴上的射影分别为A,C,D',
它们在坐标轴上的坐标分别为3,4,2,所以点B'的坐标是(3,4,2).
归纳总结:
1. 若已给出坐标系,不用再建系,若未给出坐标系,建立空间直角坐标系时 应遵循以下原则:
(1)让尽可能多的点落在坐标轴上或坐标平面内.
(2)充分利用几何图形的对称性.
2. 求某点的坐标时,一般先找这一点在某一坐标平面上的射影,确定其两个 坐标,再找出它在另一坐标轴上的射影(或者通过它到这个坐标平面的距离 加上正负号)进而确定第三个坐标.
在棱长均为2a的正四棱锥P-ABCD中,建立恰当的空间直角坐标系.
(1)写出正四棱锥P-ABCD各顶点的坐标;

(2)写出棱PB的中点M的坐标.
A. 在空间直角坐标系中,在x轴上的点的坐标一定是(0,b,c)
B. 在空间直角坐标系中,在Oyz平面内的点的坐标是(0,b,c)
C. 在空间直角坐标系中,在z轴上的点的坐标可记作(0,0,c)
D. 在空间直角坐标系中,在Ozx平面内的点的坐标是(a,0,c)
 求对称点的坐标
BCD
解析:A. 在空间直角坐标系中,在x轴上的点的坐标一定是(a,0,0), 故错误;B. 在空间直角坐标系中,在Oyz平面内的点的坐标一定是(0, b,c),故正确;C. 在空间直角坐标系中,在z轴上的点的坐标可记作 (0,0,c),故正确;D. 在空间直角坐标系中,在Ozx平面内的点的坐标 是(a,0,c),故正确.
归纳总结:点P(x,y,z)关于坐标轴、坐标平面对称的点P'的坐标与点 P的坐标的关系:关于谁对称,谁保持不变,其余坐标相反,如点(x,y, z)关于y轴的对称点为(-x,y,-z),关于Ozx平面的对称点为(x, -y,z).
A. (2,-3,-1) B. (-2,3,-1)
C. (-2,-3,-1) D. (-2,-3,12)
解析:点P(2,-3,1)关于平面Oxy对称的点的坐标为(2,-3,-1).
A
 求空间向量的坐标
以{e1,e2,e3}为单位正交基底建立空间直角坐标系Axyz,
如图所示.
A. (12,14,10) B. (10,12,14)
C. (14,12,10) D. (4,3,2)
A
当堂检测
解析:因为向量p在基底{a,b,c}下的坐标为(8,6,4),所以p=8a+ 6b+4c,又a=i+j,b=j+k,c=k+i,所以p=8(i+j)+6(j+ k)+4(k+i)=12i+14j+10k.所以向量p在基底{i,j,k}下的坐标是 (12,14,10).
A. (1,2,-11) B. (-1,-2,11)
C. (2,1,-11) D. (-1,2,11)
解析:(1,2,11)关于Oxy平面的对称点的特征为x,y坐标不变,z取相 反数,故所求坐标为(1,2,-11).
A
A. (2,-2,6) B. (0,1,1)
C. (-2,2,-6) D. (0,-1,-1)
解析:依题意,点A(-2,3,-5),B(2,-1,7),则线段AB的中 点坐标是(0,1,1).
B
A. 每一个点和向量都可用唯一的有序实数组(x,y,z)表示
B. 点P(3,0,-1)位于Oxy平面上
C. 过点P(1,3,-4)作Ozx平面的垂线PQ,则垂足为Q(1,0,-4)
D. 点A(2,-1,4)关于原点的对称点的坐标为A'(-2,1,-4)
ACD
解析:在空间直角坐标系中,每一个点和向量都可用唯一的有序实数组 (x,y,z)表示,从而A正确;点P(3,0,-1)位于Ozx平面上,从而 B错误;点P(1,3,-4)在Ozx平面内的射影坐标为(1,0,-4),从而 C正确;点A(2,-1,4)关于原点的对称点的坐标为A'(-2,1,- 4),从而D正确.
A. 点B1的坐标为(4,5,3)
B. 点C1关于点B对称的点为(5,8,-3)
C. 点A关于直线BD1对称的点为(0,5,3)
D. 点C关于平面ABB1A1对称的点为(8,5,0).
ACD
由立体几何的特征知,点C关于平面ABB1A1对称的点为(8,5,0), 故D正确.
故选ACD.
1. 重点与难点:(1)空间直角坐标系的概念.
(2)空间点的坐标.
(3)空间向量的坐标.
2. 定理与公式或方法等:数形结合、类比联想.
3. 误区警示:混淆空间点的坐标和向量坐标的概念.
参考答案
教材知识整理与归纳
知识点一 (1)i,j,k (2)x y z O i j k 八
思考:基向量满足:|i|=|j|=|k|=1,i·j=i·k=j·k=0.
【即学即练】
解析:根据几何体本身的几何性质,恰当建立空间直角坐标系最为关键,如 果坐标系引入得恰当、合理,那么就容易确定点的坐标.常见的建系方法有 以下三种:
(1)借助三条两两相交且垂直的棱所在的直线为坐标 轴.如长方体等规则几何体,一般选择三条棱所在的直线 为三个坐标轴,如图1.
(2)借助面面垂直的性质定理建系.若题目中出现侧面和底面垂直的条件,一般利用此条件添加辅助线,确定z轴,如图2.
(3)借助棱锥的高线建系.对于正棱锥,利用顶点 在底面的射影为底面的中心,可确定z轴,然后以 底面内过底面的中心且互相垂直的直线分别为x 轴、y轴,如图3.
知识点二 (1)xi+yj+zk (x,y,z) 横 纵 竖
思考:
点的
位置 x轴上 y轴上 z轴上 Oxy
平面内 Oyz
平面内 Ozx
平面内
坐标

形式 (x,0, 0) (0,y, 0) (0,0, z) (x, y,0) (0,y, z) (x,0, z)
【即学即练】
AC 解析:点P(x,y,z)关于x轴对称的点P1(x,-y,-z),关于 y轴对称的点P2(-x,y,-z),关于原点对称的点P3(-x,-y,- z),关于Oxy平面对称的点P4(x,y,-z),即A,C正确;B,D错 误.
课堂互动探究与提升
【例1】解:点D'在z轴上,且OD'=2,
所以点D'的坐标是(0,0,2).
同理,点C的坐标是(0,4,0).
点A'在x轴、y轴、z轴上的射影分别为A,O,D',
它们在坐标轴上的坐标分别为3,0,2,
所以点A'的坐标是(3,0,2).
点B'在x轴、y轴、z轴上的射影分别为A,C,D',
它们在坐标轴上的坐标分别为3,4,2,所以点B'的坐标是(3,4,2).
【变式训练】解:如图,连接AC,BD交于点O,连接 PO.
∵四棱锥P-ABCD为正四棱锥,且棱长均为2a,
∴以点O为坐标原点,OA,OB,OP所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立 空间直角坐标系.
(2)∵M为棱PB的中点,
【例2】BCD 解析:A. 在空间直角坐标系中,在x轴上的点的坐标一定是 (a,0,0),故错误;B. 在空间直角坐标系中,在Oyz平面内的点的坐标 一定是(0,b,c),故正确;C. 在空间直角坐标系中,在z轴上的点的坐 标可记作(0,0,c),故正确;D. 在空间直角坐标系中,在Ozx平面内的 点的坐标是(a,0,c),故正确.
【变式训练】A 解析:点P(2,-3,1)关于平面Oxy对称的点的坐标为 (2,-3,-1).
以{e1,e2,e3}为单位正交基底建立空间直角坐标系Axyz,
如图所示.
【变式训练】
当堂检测
1. A 解析:因为向量p在基底{a,b,c}下的坐标为(8,6,4),所以p =8a+6b+4c,又a=i+j,b=j+k,c=k+i,所以p=8(i+j)+ 6(j+k)+4(k+i)=12i+14j+10k.所以向量p在基底{i,j,k}下 的坐标是(12,14,10).
2. A 解析:(1,2,11)关于Oxy平面的对称点的特征为x,y坐标不变, z取相反数,故所求坐标为(1,2,-11).
3. B 解析:依题意,点A(-2,3,-5),B(2,-1,7),则线段AB 的中点坐标是(0,1,1).
4. ACD 解析:在空间直角坐标系中,每一个点和向量都可用唯一的有序实 数组(x,y,z)表示,从而A正确;点P(3,0,-1)位于Ozx平面上, 从而B错误;点P(1,3,-4)在Ozx平面内的射影坐标为(1,0,-4), 从而C正确;点A(2,-1,4)关于原点的对称点的坐标为A'(-2,1,- 4),从而D正确.
5. ACD 解析:因为在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=5,AD=4, AA1=3,所以点B1的坐标为(4,5,3),故A正确.
C1(0,5,3),B(4,5,0),
设点C1关于点B对称的点为(x0,y0,z0),
所以点C1关于点B对称的点为(8,5,-3),故B错误.
由立体几何的特征知,点A关于直线BD1对称的点为C1(0,5,3),故 C正确.
由立体几何的特征知,点C关于平面ABB1A1对称的点为(8,5,0),故D 正确.
故选ACD.