M1M2?{x2?x1,y2?y1,z2?z1}
特别地,点M(x,y,z)对于原点O的向径
OM?{x,y,z}
注意:向量在坐标轴上的分向量与向量在坐标轴上的投影有本质区别。
向量a在坐标轴上的投影是三个数ax、ay、az,
向量a在坐标轴上的分向量是三个向量ax i 、 ayj 、 azk. 2.向量运算的坐标表示 则
(1) 加法: a?b?(ax?bx)i?(ay?by)j?(az?bz)k ◆ 减法: ◆ 乘数: ◆ 或
设a?{ax,ay,az},b?{bx,by,bz}即a?axi?ayj?azk,b?bxi?byj?bzk
a?b?(ax?bx)i?(ay?by)j?(az?bz)k
?a?(?ax)i?(?ay)j?(?az)k
a?b?{ax?bx,ay?by,az?bz} a?b?{ax?bx,ay?by,az?bz}
?a?{?ax,?ay,?az}
◆ 平行:若a≠0时,向量b//a相当于b??a,即
{bx,by,bz}??{ax,ay,az}
也相当于向量的对应坐标成比例即
bxbybz ??axayaz五、向量的模、方向角、投影
设a?{ax,ay,az},可以用它与三个
坐标轴的夹角?、?、?(均大于等于0,小于等于?)来表示它的方向,称?、?、?cos?、cos?称为方向余弦。 为非零向量a的方向角,见图7-6,其余弦表示形式cos?、
5
1. 模
222 a?ax?ay?az
2. 方向余弦
?a?MMcos??acos?12?x?222由性质1知?ay?M1M2cos??acos?,当a?ax?ay?az?0时,有
?a?M1M2cos??acos???z?aax?cos??x?22a?ax?ay?az2?ayay? ??cos??222aax?ay?az??aaz?cos??z?222a?a?a?axyz?◆ 任意向量的方向余弦有性质:cos??cos??cos??1 ◆ 与非零向量a同方向的单位向量为:
222a0?aa?1a{ax,ay,az}?{cos?,cos?,cos?}
例:已知两点M1(2,2,2)、M2(1,3,0),计算向量M1M2的模、方向余弦、方向角以及与
M1M2同向的单位向量。
解:M1M2={1-2,3-2,0-2}={-1,1,-2}
M1M2?(?1)2?12?(?2)2?2
211 cos???,cos??,cos???222??2??3?,??,?? 33400设a为与M1M2同向的单位向量,由于a?{cos?,cos?,cos?}
即得
112a0?{?,,?}
2223. 向量在轴上的投影
6
(1) 轴上有向线段的值:设有一轴u,AB是轴u上的有向线段,如果数?满足
??AB,且当AB与轴u同向时?是正的,当AB与轴u反向时?是负的,那么数?叫
做轴u上有向线段AB的值,记做AB,即??AB。设e是与u轴同方向的单位向量,则
AB??e
(2) 设A、B、C是u轴上任意三点,不论三点的相互位置如何,总有AC?AB?BC (3) 两向量夹角的概念:设有两个非零向量a和b,任取空间一点O,作OA?a,
OB?b,规定不超过?的?AOB称为向量a和b的夹角,记为(a,b)
(4) 空间一点A在轴u上的投影:通过点A作轴u的垂直平面,该平面与轴u的交点A'叫做点A在轴u上的投影。
(5) 向量AB在轴u上的投影:设已知向量AB的起点A和终点B在轴u上的投影分别为点A和B,那么轴u上的有向线段的值AB叫做向量AB在轴u上的投影,记做
''''?PrjuAB。
2.投影定理
性质1:向量在轴u上的投影等于向量的模乘以轴与向量的夹角?的余弦:
PrjuAB?ABcos?
性质2:两个向量的和在轴上的投影等于两个向量在该轴上的投影的和,即
Prju(a1?a2)?Prja1?Prja2
性质3:向量与数的乘法在轴上的投影等于向量在轴上的投影与数的乘法。即
Prju(?a)??Prja
小结:本节讲述了空间解析几何的重要性以及向量代数的初步知识,引导学生对向量(自由向量)有清楚的理解,并会进行相应的加减、乘数、求单位向量等向量运算,空间直角坐标系(轴、面、卦限),空间两点间距离公式。本节介绍了向量在轴上的投影与投影定理、向量在坐标轴上的分向量与向量的坐标(注意分向量与向量的坐标的区别)、向量的模与方向余弦的坐标表示式等概念。
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作业:
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