§3 空间直角坐标系
3.1 空间直角坐标系的建立
3.2 空间直角坐标系中点的坐标
知识点 空间直角坐标系
[填一填]
1.空间直角坐标系
(1)定义:在平面直角坐标系的基础上,通过原点O,再增加一条与xOy平面垂直的z轴,这样就建立了三个维度空间的直角坐标系,其中点O叫作原点,x,y,z统称为坐标轴,由坐标轴确定的平面叫作坐标平面.
(2)画法:在平面上画空间直角坐标系O-xyz时,一般使∠xOy=135°(或45°),∠yOz=90°.
(3)说明:本书建立的坐标系都是右手直角坐标系,即伸出右手,让四指与大拇指垂直,并使四指先指向x轴正方向,然后让四指沿握拳方向旋转90°指向y轴正方向,此时大拇指的指向即为z轴正向.也称这个坐标系为右手系.
2.空间直角坐标系中点的坐标
在空间直角坐标系中,用一个三元有序数组来刻画空间点的位置.空间任意一点P的坐标记为(x,y,z),第一个是x坐标,第二个是y坐标,第三个是z坐标.
在空间直角坐标系中,对于空间任意一点P,都可以用一个三元有序数组(x,y,z)来表示;反之,任何一个三元有序数组(x,y,z),都可以确定空间中的一个点P.这样,在空间直角坐标系中,点与三元有序数组之间就建立了一一对应的关系.
[答一答]
1.如何确定空间直角坐标系中任一点P的坐标?
提示:按照坐标的定义来确定.其步骤是:①过P作PC⊥z轴于点C;②过P作PM⊥平面xOy于点M,过M作MA⊥x轴于点A,过M作MB⊥y轴于点B;③设P(x,y,z),则|x|=|OA|,|y|=|OB|,|z|=|OC|.当点A,B,C分别在x,y,z轴的正半轴上时,则x,y,z的符号为正;当点A,B,C分别在x,y,z轴的负半轴上时,则x,y,z的符号为负;当A、B,C与原点重合时,x,y,z的值分别为0.
2.在坐标平面上或坐标轴上的点有什么特点?
提示:(1)落在xOy平面上的点的z坐标为0,即(x,y,0);落在yOz平面上的点的x坐标为0,即(0,y,z);落在zOx平面上的点的y坐标为0,即(x,0,z).
(2)x轴上的点的坐标为(x,0,0),x为任意实数;y轴上的点的坐标为(0,y,0),y为任意实数;z轴上的点的坐标为(0,0,z),z为任意实数.
已知空间一点P(x,y,z)的坐标,在坐标系中确定其位置的方法
(1)垂线法:先在xOy平面内,找到点P1(x,y,0)(和在平面直角坐标系中的找法一样),再从P1沿与z轴平行的直线上找到点P(x,y,z).
(2)垂面法:分别在x轴、y轴、z轴上确定点M(x,0,0),N(0,y,0),Q(0,0,z)的位置,然后分别以OM,ON,OQ为棱作一个长方体,点P的位置就是体对角线OP的端点P.