大學高數:空間直線及其方程

2020-12-05 勞逸結合者

上一章複習完了平面及其方程留下來的五道題也都是簡單題,為了加深大家對知識的理解程度。

接下來讓我們先對一下答案,對完答案之後開始複習空間直線及其方程。

題目在小編的上一篇文章:大學高數:平面及其方程中。

1.求平面的方程,那就列點法式方程,就是自己要能根據條件找出點和法向量。這裡的法向量和所給平面的法向量是一致的。

2.這道題也是一樣,列點法式方程,主要的是能否找到法向量和點。點很好找,法向量要通過前面學的叉乘來求。

3.求平面和坐標面的夾角的餘弦,其實就是求這幾個平面法向量的餘弦。列出法向量,代入公式計算即可。

4.列點法式方程,題目說平面平行於這兩個向量,那麼平面的法向量肯定垂直這兩個向量,那麼這兩個向量的叉乘不就是平面的法向量了。最後列方程就可以了。

5.求點到直線的距離,直接代入公式就可以了。要注意的就是,平面的方程要寫出一般形式,這樣比較好計算。

接下來就複習解析幾何中的空間直線及其方程了。對於上初高中的我們來講,只知道平面中的曲線可以由方程表示,但是上了大學之後,空間中的直線,就如前面的平面一樣,也是可以由方程表示的。

空間中的曲線是用一個二元函數來表示的,並且空間中的任意一條曲線都可以用函數表示。當然,複雜的曲線需要很多個函數來表示。

空間直線及其方程

因為直線是曲線的特殊形式,所以先來介紹直線及其方程。以下是方程的四種表示形式。

一:一般方程

兩個平面在空間中相交,這兩個方程聯立就表示一條直線,這條直線必須同時滿足這兩個平面的方程。

二:對稱式方程(又名點向式方程)

顧名思義,知道一個點和直線的方向向量就可以列出方程。這個方程向量只要是一個非零的平行於直線的向量就可以了(因為向量是可以移動的)。

有了分母,那麼就有分母為0情況,以下是分母為0時的表示方法:

三:參數方程

其實參數方程就是由對稱式方程來的。

四:兩點式方程

這個兩點式方程,高中學平面幾何的時候就學過了,不過性質這裡就是加了一個變量而已。

說一下這幾種方程,一般要自己求方程的話,都是給點和方向向量。如果後續還有操作,比如說積分什麼的,一般化為參數方程比較好做。

夾角:

一:直線與直線

有了直線,那麼就有了直線與直線的夾角和餘弦值。不過說到底,計算還是用的直線的方向向量來計算的。

除了一般的情況外,還有兩種特殊情況,它們的法向量坐標之間關係如下:

二:直線與平面

除了直線與直線之外,算上上一章複習的平面,那麼平面也就與直線產生了夾角。計算還是直線的方向向量和平面的法向量來計算的。

因為直線與平面不是一個事物,所以它們的夾角正弦值是兩向量的餘弦值。

以下也有兩種特殊形式:

補充:平面束方程

這樣的方程可以表示過兩平面交線的所有平面,只需λ1,λ2取不同值即可。

這一章的內容就到這裡了,我們來一個小結。

空間直線有四種表示形式:一般形式、對稱式、參數形式和兩點式。

夾角又多了兩種:直線與直線和直線與平面。

下面還是五道題,大家練練手,一會就完了。

1.

2.

3.

4.

5.

最後小編想送給看到最後的小夥伴們一句話:沒有礁石,就沒有美麗的浪花;沒有挫折,就沒有壯麗的人生。

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