高二下📐 空間與形狀
空間坐標與空間向量
Space Coordinates and Vectors
公式
|a| = √(a₁² + a₂² + a₃²) | a·b = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃
平面的一切幾乎原封不動搬到空間,只是多了一個 z 分量。
白話解釋
空間坐標系多了一條與 x、y 都垂直的 z 軸,任何點用 (x, y, z) 定位。三個軸把空間切成八個卦限。
好消息是:平面向量的所有概念幾乎原封不動地推廣過來,只是每個式子多一項。
**長度** |a| = √(a₁² + a₂² + a₃²)——這其實是畢氏定理用了兩次。 **兩點距離** = √((x₂−x₁)² + (y₂−y₁)² + (z₂−z₁)²)。 **內積** a·b = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃,幾何意義與求夾角的方法都不變,**垂直 ⟺ 內積為 0** 也照舊。
真正的新東西是空間裡的**位置關係變複雜**了。平面上兩直線只有相交或平行;空間中還多了第三種——**歪斜**(不平行也不相交,像立體交叉的橋)。判斷時不能只看方向向量。
畫圖是這一節的難點。建議善用長方體當輔助:把題目的點放在長方體的頂點上,關係會清楚很多。
什麼時候用
3D 幾何、電腦圖學、物理的力與速度分解。
最容易錯的地方
- 把平面的結論直接套用,忘記空間中有歪斜這種情況。
- 距離公式漏掉 z 分量。
- 空間圖畫得不準,導致誤判位置關係。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
a = (1, 2, 2) 的長度是多少?
- 2
a = (1,2,3)、b = (4,5,6),a·b = ?
- 3
A(1,0,0) 到 B(1,3,4) 的距離是多少?