Lý thuyết hệ tọa độ trong không gian
Hệ tọa độ Đề-các trong không gian.
1. Hệ tọa độ trong không gian
Trong không gian cho ba trục tọa độ chung gốc \(O\), đôi một vuông góc với nhau \(x’Ox ; y’Oy ; z’Oz\). Hệ ba trục tọa độ như vậy được gọi là hệ trục tọa độ Đề-các vuông góc \(Oxyz\); \(O\) là gốc tọa tọa độ. Giả sử \(\overrightarrow{i},\overrightarrow{j},\overrightarrow{k}\) lần lượt là các vectơ đơn vị trên các trục \(x’Ox, y’Oy, z’Oz\) (h. 52)
Bạn đang xem: Lý thuyết hệ tọa độ trong không gian
Với điểm \(M\) thuộc không gian \(Oxyz\) thì tồn tại duy nhất bộ số \((x ; y ; z)\) để
\(\overrightarrow{OM}= x.\overrightarrow{i}+y.\overrightarrow{j}+z.\overrightarrow{k}\),
bộ \((x ; y ; z)\) được gọi là tọa độ của điểm \(M(x ; y ; z)\).
Trong không gian Oxyz cho vectơ \(\overrightarrow{a}\), khi đó \(\overrightarrow{a}= a_{1}\overrightarrow{i}+a_{2}\overrightarrow{j}+a_{3}\overrightarrow{k}\)
Ta viết \(\overrightarrow{a}\)\(({a_1};{a_2};{a_3})\) và nói \(\overrightarrow{a}\) có tọa độ \(({a_1};{a_2};{a_3})\) .
2. Biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ
Giả sử \(\overrightarrow{a}\)= \(({a_1};{a_2};{a_3})\) và \(\overrightarrow{b}\) = \(({b_1};{b_2};{b_3})\), thì:
\(\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}\) \(= ({a_{1\;}} + {b_1};{a_2}\; + {\rm{ }}{b_2};{\rm{ }}{a_3} + {b_3}\;).\)
\(\overrightarrow{a} – \overrightarrow{b}\) \( = ({a_{1\;}} – {b_1};{a_2}\; – {\rm{ }}{b_2};{\rm{ }}{a_3} – {b_3}\;).\)
\( k.\overrightarrow{a}\) \( = (k{a_1};k{a_2};k{a_3}).\)
3. Tích vô hướng
Cho \(\overrightarrow{a}\)\(({a_1};{a_2};{a_3})\) và \(\overrightarrow{b}\) \(({b_1};{b_2};{b_3})\) thì tích vô hướng \(\overrightarrow{a}\).\(\overrightarrow{b}\) \( = \;{a_1}.{b_1}\; + {\rm{ }}{a_2}.{b_2}\; + {\rm{ }}{a_3}.{b_3}\)
Ta có: \(|\overrightarrow{a}|=\sqrt{a_{1}^{2}+a_{2}^{2}+a_{3}^{2}}.\)
Đặt \(\varphi =\left (\widehat{\overrightarrow{a},\overrightarrow{b}} \right )\) , 0 ≤ \(\varphi\) ≤ 1800 thì \(cos\varphi =\dfrac{a_{1}b_{1}+a_{2}b_{2}+a_{3}b_{3} }{\sqrt{a_{1}^{2}+a_{2}^{2}+a_{3}^{2}}\sqrt{b_{1}^{2}+b_{2}^{2}+b_{3}^{2}}}\) (với \(\overrightarrow{a}\) ≠ \(\overrightarrow{0}\), \(\overrightarrow{b}\)≠ \(\overrightarrow{0}\))
4. Phương trình mặt cầu
Trong không gian \(Oxyz\), mặt cầu \((S)\) tâm \(I(a ; b ; c)\) bán kính \(R\) có phương trình chính tắc \[{\left( {x – a} \right)^{2\;}} + {\left( {y-b} \right)^2} + {\left( {z-c} \right)^2}\; = {R^2}\]
Mặt cầu có phương trình tổng quát \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2ax + 2by + 2cz + d = 0\) có tâm \(I\left( { – a; – b; – c} \right)\) và bán kính \(R = \sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2} – d} \)
Đăng bởi: Phòng GDDT Thoại Sơn
Chuyên mục: Tài Nguyên Học Tập
Xem thêm Lý thuyết hệ tọa độ trong không gian
1. Hệ tọa độ trong không gian
Trong không gian cho ba trục tọa độ chung gốc \(O\), đôi một vuông góc với nhau \(x’Ox ; y’Oy ; z’Oz\). Hệ ba trục tọa độ như vậy được gọi là hệ trục tọa độ Đề-các vuông góc \(Oxyz\); \(O\) là gốc tọa tọa độ. Giả sử \(\overrightarrow{i},\overrightarrow{j},\overrightarrow{k}\) lần lượt là các vectơ đơn vị trên các trục \(x’Ox, y’Oy, z’Oz\) (h. 52)
Với điểm \(M\) thuộc không gian \(Oxyz\) thì tồn tại duy nhất bộ số \((x ; y ; z)\) để
\(\overrightarrow{OM}= x.\overrightarrow{i}+y.\overrightarrow{j}+z.\overrightarrow{k}\),
bộ \((x ; y ; z)\) được gọi là tọa độ của điểm \(M(x ; y ; z)\).
Trong không gian Oxyz cho vectơ \(\overrightarrow{a}\), khi đó \(\overrightarrow{a}= a_{1}\overrightarrow{i}+a_{2}\overrightarrow{j}+a_{3}\overrightarrow{k}\)
Ta viết \(\overrightarrow{a}\)\(({a_1};{a_2};{a_3})\) và nói \(\overrightarrow{a}\) có tọa độ \(({a_1};{a_2};{a_3})\) .
2. Biểu thức tọa độ của các phép toán vectơ
Giả sử \(\overrightarrow{a}\)= \(({a_1};{a_2};{a_3})\) và \(\overrightarrow{b}\) = \(({b_1};{b_2};{b_3})\), thì:
\(\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}\) \(= ({a_{1\;}} + {b_1};{a_2}\; + {\rm{ }}{b_2};{\rm{ }}{a_3} + {b_3}\;).\)
\(\overrightarrow{a} – \overrightarrow{b}\) \( = ({a_{1\;}} – {b_1};{a_2}\; – {\rm{ }}{b_2};{\rm{ }}{a_3} – {b_3}\;).\)
\( k.\overrightarrow{a}\) \( = (k{a_1};k{a_2};k{a_3}).\)
3. Tích vô hướng
Cho \(\overrightarrow{a}\)\(({a_1};{a_2};{a_3})\) và \(\overrightarrow{b}\) \(({b_1};{b_2};{b_3})\) thì tích vô hướng \(\overrightarrow{a}\).\(\overrightarrow{b}\) \( = \;{a_1}.{b_1}\; + {\rm{ }}{a_2}.{b_2}\; + {\rm{ }}{a_3}.{b_3}\)
Ta có: \(|\overrightarrow{a}|=\sqrt{a_{1}^{2}+a_{2}^{2}+a_{3}^{2}}.\)
Đặt \(\varphi =\left (\widehat{\overrightarrow{a},\overrightarrow{b}} \right )\) , 0 ≤ \(\varphi\) ≤ 1800 thì \(cos\varphi =\dfrac{a_{1}b_{1}+a_{2}b_{2}+a_{3}b_{3} }{\sqrt{a_{1}^{2}+a_{2}^{2}+a_{3}^{2}}\sqrt{b_{1}^{2}+b_{2}^{2}+b_{3}^{2}}}\) (với \(\overrightarrow{a}\) ≠ \(\overrightarrow{0}\), \(\overrightarrow{b}\)≠ \(\overrightarrow{0}\))
4. Phương trình mặt cầu
Trong không gian \(Oxyz\), mặt cầu \((S)\) tâm \(I(a ; b ; c)\) bán kính \(R\) có phương trình chính tắc \[{\left( {x – a} \right)^{2\;}} + {\left( {y-b} \right)^2} + {\left( {z-c} \right)^2}\; = {R^2}\]
Mặt cầu có phương trình tổng quát \({x^2} + {y^2} + {z^2} + 2ax + 2by + 2cz + d = 0\) có tâm \(I\left( { – a; – b; – c} \right)\) và bán kính \(R = \sqrt {{a^2} + {b^2} + {c^2} – d} \)
