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空间解析几何核心公式总结

一、向量基本运算

1.模长:向量\\(\\vec{a} = (a_x, a_y, a_z)\\)的模长

\\[ |\\vec{a}| = \\sqrt{a_x^2 + a_y^2 + a_z^2} \\]

2.点积:\\(\\vec{a} \\cdot \\vec{b} = a_xb_x + a_yb_y + a_zb_z = |\\vec{a}||\\vec{b}|\\cos\

heta\\)

(\\(\

heta\\)为两向量夹角)

3.叉积:\\(\\vec{a} \

imes \\vec{b} = \\begin{vmatrix} \\vec{i} & \\vec{j} & \\vec{k} \\\\ a_x & a_y & a_z \\\\ b_x & b_y & b_z \\end{vmatrix} \\)

4.混合积:\\(\\vec{a} \\cdot (\\vec{b} \

imes \\vec{c}) = \\begin{vmatrix} a_x & a_y & a_z \\\\ b_x & b_y & b_z \\\\ c_x & c_y & c_z \\end{vmatrix} \\)

二、平面方程

1.点法式:过点\\(M_0(x_0, y_0, z_0)\\),法向量\\(\\vec{n} = (A, B, C)\\)

\\[ A(x

空间解析几何核心公式总结

  • x_0) + B(y
  • y_0) + C(z - z_0) = 0 \\]
  • 2.一般式

    \\[ Ax + By + Cz + D = 0 \\]

    3.截距式:平面在坐标轴上的截距为\\(a, b, c\\)

    \\[ \\frac{x}{a} + \\frac{y}{b} + \\frac{z}{c} = 1 \\]

    三、直线方程

    1.对称式(点向式):过点\\(M_0(x_0, y_0, z_0)\\),方向向量\\(\\vec{s} = (m, n, p)\\)

    \\[ \\frac{x

  • x_0}{m} = \\frac{y
  • y_0}{n} = \\frac{z - z_0}{p} \\]
  • 2.参数式

    \\[

    \\begin{cases}

    x = x_0 + mt \\\\

    y = y_0 + nt \\\\

    z = z_0 + pt

    \\end{cases}

    \\]

    3.一般式(两平面交线):

    \\[

    \\begin{cases}

    A_1x + B_1y + C_1z + D_1 = 0 \\\\

    A_2x + B_2y + C_2z + D_2 = 0

    \\end{cases}

    \\]

    四、常见曲面方程

    1.球面:球心\\((x_0, y_0, z_0)\\),半径\\(R\\)

    \\[ (x

  • x_0)^2 + (y
  • y_0)^2 + (z - z_0)^2 = R^2 \\]
  • 2.柱面:准线为\\(F(x, y) = 0\\),母线平行于\\(z\\)轴

    \\[ F(x, y) = 0 \\]

    3.锥面:顶点在原点,准线\\(F(x, y, z) = 0\\)

    \\[ F(kx, ky, kz) = 0 \\quad (k \

    eq 0) \\]

    4.旋转曲面:曲线\\(C: \\begin{cases} f(y, z) = 0 \\\\ x = 0 \\end{cases}\\)绕\\(z\\)轴旋转

    \\[ f\\left(\\sqrt{x^2 + y^2}, z\\right) = 0 \\]

    五、距离与夹角公式

    1.点到平面距离:点\\(M(x_0, y_0, z_0)\\)到平面\\(Ax + By + Cz + D = 0\\)

    \\[ d = \\frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}} \\]

    2.点到直线距离:点\\(M\\)到直线\\(L\\)

    \\[ d = \\frac{|\\vec{M_0M} \

    imes \\vec{s}|}{|\\vec{s}|} \\]

    (\\(M_0\\)为直线上一点,\\(\\vec{s}\\)为直线方向向量)

    3.两平面夹角:平面法向量\\(\\vec{n_1}, \\vec{n_2}\\)

    \\[ \\cos\

    heta = \\frac{|\\vec{n_1} \\cdot \\vec{n_2}|}{|\\vec{n_1}||\\vec{n_2}|} \\]

    4.直线与平面夹角:直线方向向量\\(\\vec{s}\\),平面法向量\\(\\vec{n}\\)

    \\[ \\sin\\varphi = \\frac{|\\vec{s} \\cdot \\vec{n}|}{|\\vec{s}||\\vec{n}|} \\]

    :以上公式为空间解析几何核心内容,适用于快速查阅与计算。

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