(1)写出线段AB的中点坐标; (2)写出以线段AB为直径的球面方程.
解 ⑴记线段AB中点的坐标为﹙x0,y0,z0﹚,则 x0?2?41?34?10?3,y0??2,z0??7, 222⑵半径r?(3?2)2?(2?1)2?(7?4)2?11, 由(x?x0)2?(y?y0)2?(z?z0)2?r2,得所求球面方程为 (x?3)2?(y?2)2?(z?7)2?11.
注 一般定比分点坐标的求法.
设点M﹙x,y,z﹚是线段M1M2的分点,且M1M??MM2,
(??0,内分点;??0,外分点,???1),则分点M的坐标为
x?x1??x2y??y2z??z2,y?1,z?1, 1??1??1??当??1时,M为M1M2的中点.
5、已知点A﹙3,?1,2﹚,B﹙1,2,?4﹚,C﹙?1,1,2﹚,试求点D,使得以A、C、D、B为顶点的四边形为平行四边形.
解 设平行四边形的4个顶点依次为A、B、C、D,则由于
AB?DC,设D(x,y,z),于是(?2,3,?6)?(?1?x,1?y,2?z),
所以x?1,y??2,z?8, 即D﹙1,?2,8﹚.
同理,若平行四边形的4个顶点分别别依次为A、C、B、D和A、C、D、B,则由AB?DB与AC?BD可得D﹙5,0,?4﹚与 D﹙?3,4,?4﹚.本题有且仅有这三解,而且三种情况下分别以 △ABC的三条边为平行四边形的对角线,不妨画图试验证之.
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10、设 a?i?j?k,b?i?2j?k,c??2i?j?2k , 试用单位向量
,eb,ec表示向量 i,j,k.
解 用消元法解由题设等式组成的方程组,易得
j?13(a?b),k?14(a?b?c),i?51112a?12b?4c, 而
a?3ea,b?6eb,c?3ec, 于是得 i?5312e63a?12eb?4ec, j?3ea?6eb3, k?34e?63a4eb?4ec.
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第二节 向量的乘法运算
一、内容要点
⒈ 数量积﹙点积、内积﹚ 定义 性质 夹角
b在a上的投影 。 ⒉ 向量的向量积﹙叉积,外积﹚
定义: ,其中 是同时垂直于 符合右手法则。坐标表达式 设 ,则
性质
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是同时垂直于a,b的单位向量,并且a,b,
几何意义:⑴ 等于以a,b为边的平行四边形面积; ⑵ ⒊ 混合积 定义 。
坐标表达式,设 , 性质 ⑴
⑵a、b、c共面 或存在一组不全为0的数 ,使得 。 几何意义 等于以a、b、c为棱的平行六面体的体积。 二、数学要求和学习注意点
⑴ 掌握向量的数量积、向量积、混合积运算以及两个向量垂直、平行的条件,了解三个向量共面的条件。
⑵ 掌握用坐标表达式进行向量运算的方法,了解向量的向量积、混合积的几何意义。
学习本章节时,必须掌握向量的三种乘积的定义及其在直角坐标系中的计算公式,注意归纳三种乘积的主要应用,特别是这三种乘积的几何意义在空间解析几何中有应用。
三、释疑解难
⒈ 下列命题是否成立?为什么? ⑴
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⑵ 若 ,则a,b,c共面; 答
⑴ 不成立。可用反例说明。取 ,则 但
注 由⑴知,叉积不满足结合律。
⑵ 当 时,等式两端分别与c作数量积,得 即
故a、b、c共面,命题成立。
⒉ 请归纳一下向量的数量积、向量积和混合积在几何中的主要用途。
答 ⑴ 数量积
按定义, ,可知数量积与向量的长度和夹角都有关。因此反过来可以利用数量积确定向量的长度及两向量的夹角。又,在直角坐标系中,数量积的计算公式 也比较简单,这就更增加了数量积在应用上的方便,特别值得指出的是,由数量积的这个计算公式,可以很容易地将向量积推广到到高维向量空间中去﹙详见线性代数教材﹚。
这里仅列举数量积的几何应用的要点:
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