资源简介 (共54张PPT)1.2 空间两点间的距离公式第三章 §1 空间直角坐标系1.了解推导空间两点间的距离公式的过程.2.会应用空间两点间的距离公式,求空间中两点间的距离.学习目标距离是几何中的基本度量,在平面解析几何中,已知P1(x1,y1),P2(x2,y2),线段P1P2的长度为,那么在空间直角坐标系中,若P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),线段P1P2的长度与其坐标又有怎样的关系呢?导语随堂演练课时对点练一、空间两点间的距离公式二、求空间点的坐标三、空间两点间距离公式的综合应用内容索引一、空间两点间的距离公式问题1 在空间直角坐标系中,点O(0,0,0)到点P(x0,y0,z0)的距离怎么求?提示 如图,|OA|=|x0|,|OB|=|y0|,|OC|=|z0|,问题2 空间任意两点A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2)间的距离怎么求?提示 作长方体使A,B为其体对角线的顶点,长方体的棱都平行于坐标轴,由已知得,C(x2,y1,z1),D(x2,y2,z1),|AC|=|x1-x2|,|CD|=|y1-y2|,|DB|=|z1-z2|,知识梳理已知空间中P(x1,y1,z1),Q(x2,y2,z2)两点,则P,Q两点间的距离|PQ|=___________________________.注意点:(1)公式特征:同名坐标差的平方和的算术平方根.(2)在空间中,点P(x,y,z)到坐标原点O的距离|OP|=___________.(3)x2+y2+z2=1表示以原点为球心,半径为1的球的方程.例1 如图,正方体OABC-D′A′B′C′的棱长为a,|AN|=2|CN|,|BM|=2|MC′|.求|MN|的长.解 建立如图所示的空间直角坐标系,过点M作MF垂直于BC于点F,连接NF,显然MF垂直于平面ABCO,所以MF⊥NF,因为|BM|=2|MC′|,所以|BF|=2|FC|,又|AN|=2|CN|,所以NF∥AB,反思感悟 在具体的立体几何图形中,需结合图形的特征,建立适当的坐标系,再利用空间两点间的距离公式求解.跟踪训练1 如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,|C1C|=|CB|=|CA|=2,AC⊥CB,D,E分别是棱AB,B1C1的中点,F是AC的中点,求DE,EF的长度.解 以点C为坐标原点,CA,CB,CC1所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.∵|C1C|=|CB|=|CA|=2,∴C(0,0,0),A(2,0,0),B(0,2,0),C1(0,0,2),B1(0,2,2),由中点坐标公式可得,D(1,1,0),E(0,1,2),F(1,0,0),二、求空间点的坐标例2 设点P在x轴上,它到P1的距离是到点P2(0,1,-1)的距离的2倍,求点P的坐标.解 因为P在x轴上,所以设P点坐标为(x,0,0),因为|PP1|=2|PP2|,所以x=±1,所以点P坐标为(1,0,0)或(-1,0,0).反思感悟 由空间两点间距离求点的坐标的方法(1)若已知点到定点的距离以及点在特殊位置,则可直接设出该点坐标,利用待定系数法求解点的坐标.(2)若已知一点到两个定点的距离之间的关系,以及其他的一些条件,则可以列出关于点的坐标的方程进行求解.跟踪训练2 已知点P1,P2的坐标分别为(3,1,-1),(2,-2,-3),分别在x,y,z轴上取点A,B,C,使它们与P1,P2两点距离相等,求A,B,C的坐标.解 设A(x,0,0),B(0,y,0),C(0,0,z),由|AP1|=|AP2|,所以x=-3,同理,由|BP1|=|BP2|,得y=-1,三、空间两点间距离公式的综合应用例3 已知正方形ABCD,ABEF的边长都是1,且平面ABCD⊥平面ABEF,点M在AC上移动,点N在BF上移动,若|CM|=|BN|=(1)求|MN|的长;解 ∵平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,AB⊥BE,∴BE⊥平面ABCD,∴AB,BC,BE两两垂直.过点M作MG⊥AB,MH⊥BC,垂足分别为G,H,连接NG,易证NG⊥AB.∵|CM|=|BN|=a,∴以B为原点,以BA,BE,BC所在的直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系B-xyz,(2)当a为何值时,|MN|的长最小.这时M,N恰好为AC,BF的中点.反思感悟 距离是几何中的基本度量问题,无论是在几何问题中,还是在实际问题中,都会涉及距离的问题,它的命题方向往往有三个:(1)求空间任意两点间的距离;(2)判断几何图形的形状;(3)利用距离公式求最值.跟踪训练3 (1)已知A(4,3,1),B(7,1,2),C(5,2,3),则△ABC是____三角形.等腰∵|BC|=|AC|,∴△ABC为等腰三角形.(2)在正四棱锥S-ABCD中,底面边长为a,侧棱长也为a,以底面中心O为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,P点在侧棱SC上,Q点在底面ABCD的对角线BD上,试求P,Q两点间的最小距离.解 由于S-ABCD是正四棱锥,所以P点在底面上的投影R在OC上(图略),又因为底面边长为a,而侧棱长也为a,所以|SO|=|OC|,于是|PR|=|RC|,又因为Q点在底面ABCD的对角线BD上,所以可设Q点的坐标为(y,y,0),这时,点P恰好为SC的中点,点Q恰好为底面的中心.1.知识清单:(1)两点间的距离公式的推导.(2)利用两点间距离公式求距离.(3)距离中的最值问题.2.方法归纳:函数法求最值.3.常见误区:由于点的坐标寻找不正确,而导致距离求解错误.课堂小结随堂演练1.点P到原点O的距离是1234√12342.已知点A(x,1,2)和点B(2,3,4),且|AB|=,则实数x的值是A.-2B.6C.-2或6D.4√解得x=6或x=-2.12343.如图,在空间直角坐标系中,有一棱长为a的正方体ABCD-A′B′C′D′,A′C的中点E与AB的中点F的距离为_____.解析 A′(a,0,a),C(0,a,0),A(a,0,0),B(a,a,0),12344.已知点A(1,a,-5),B(2a,-7,-2),则|AB|的最小值为_____.课时对点练基础巩固123456789101112131415161.已知空间两点A(3,3,1),B(-1,1,5),则线段AB的长度为解析 空间两点A(3,3,1),B(-1,1,5),√123456789101112131415162.在空间直角坐标系中,一定点到三个坐标平面的距离都是2,那么该定点到原点的距离是解析 设该定点坐标为(x,y,z),因为在空间直角坐标系中,一定点到三个坐标平面的距离都是2,所以|x|=2,|y|=2,|z|=2,√123456789101112131415163.在空间直角坐标系中,点A在z轴上,它到点P的距离等于它到点Q(0,1,-1)的距离,那么点A的坐标是√解析 设点A的坐标为(0,0,z),又|AQ|=|PA|,所以z2-6z+11=z2+2z+2,123456789101112131415164.△ABC的顶点坐标是A(3,1,1),B(-5,2,1),,则它在yOz平面上的投影图形的面积是A.4B.3C.2D.1√解析 △ABC的顶点在yOz平面上的投影的坐标分别为(0,1,1),(0,2,1),(0,2,3),它在yOz平面上是一个直角三角形,容易求出它的面积为1.123456789101112131415165.一束光线自点P(1,1,1)发出,遇到xOy平面被反射,到达点Q(3,3,6)被吸收,那么光所走的路程是解析 点P(1,1,1)关于xOy平面的对称点的坐标M(1,1,-1),一束光线自点P(1,1,1)发出,遇到xOy平面被反射,到达点Q(3,3,6)被吸收,√123456789101112131415166.在空间直角坐标系中,已知点A(3,1,2),B(-1,-2,1)及动点M(x,y,-1),则|AM|+|BM|的最小值为解析 设点A(3,1,2)关于平面z=-1对称的点A1(3,1,-4),则|AM|+|BM|的最小值为线段A1B的长度,√123456789101112131415167.已知A(x,5-x,2x-1),B(1,x+2,2-x),当|AB|取最小值时,x的值为__.123456789101112131415168.已知正方体不在同一平面上的两个顶点A(-1,2,-1),B(3,-2,3),则正方体的体积是___.64又因为A(-1,2,-1),B(3,-2,3)不在同一平面上,所以A,B两点间的距离即为正方体的体对角线长.所以正方体的体积为64.123456789101112131415169.直三棱柱ABC-A1B1C1,在底面△ABC中,|CA|=|CB|=1,∠BCA=90°,棱|AA1|=2,M,N分别是A1B1,A1A的中点,求|MN|的长.解 如图,以C为原点,以CA,CB,CC1所在直线为坐标轴,建立空间直角坐标系C-xyz.∵|CA|=|CB|=1,|AA1|=2,由两点间距离公式得1234567891011121314151610.已知A(3,3,1),B(1,0,5),求:(1)线段AB的中点坐标及|AB|的长度;解 设M(x1,y1,z1)是线段AB的中点,12345678910111213141516(2)到A,B两点的距离相等的点P(x,y,z)的坐标满足的条件.解 因为点P(x,y,z)到A,B的距离相等,化简得4x+6y-8z+7=0.即点P(x,y,z)的坐标满足的条件为4x+6y-8z+7=0.12345678910111213141516综合运用11.(多选)下列各点到坐标原点的距离不小于5,且到x轴的距离不小于3的是A.(1,1,1)B.(1,2,2)C.(2,-3,5)D.(3,0,4)√可得,到原点的距离不小于5的为C,D,且满足到x轴的距离大于3.√1234567891011121314151612.在空间直角坐标系中,与点A(3,1,2),B(4,-2,-2),C(0,5,1)等距离的点有A.1个B.2个C.3个D.无数个√易知A,B,C三点不共线,故可确定一个平面,在△ABC所在平面内可找到一点到A,B,C的距离相等,而过该点与平面ABC垂直的直线上的每一点到A,B,C的距离均相等,故在空间直角坐标系中有无数个点到A,B,C三点的距离相等.1234567891011121314151613.空间直角坐标系中,设A(-1,2,-3),B(-1,0,2),点M和点A关于y轴对称,则|BM|=___.解析 因为空间直角坐标系中,A(-1,2,-3),B(-1,0,2),点M和点A关于y轴对称,31234567891011121314151614.如图,在空间直角坐标系中,|BC|=2,原点O是BC的中点,点,点D在平面yOz上,且∠BDC=90°,∠DCB=30°.则三棱锥D-ABC的体积为__.12345678910111213141516解析 因为∠BDC=90°,∠DCB=30°,|BC|=2.拓广探究1234567891011121314151615.对于任意实数x,y,z,则的最小值为___.解析 设P(x,y,z),M(-1,2,1),由于x,y,z是任意实数,即点P是空间任意一点,1234567891011121314151616.点P在xOy平面内的直线3x-y+6=0上,点P到点M(2a,2a+5,a+2)的距离最小,求点P的坐标.解 由已知可设点P(a,3a+6,0),所以当a=-1时,|PM|取最小值,所以在xOy平面内的直线3x-y+6=0上,取点P(-1,3,0)时,点P到点M的距离最小.1.2 空间两点间的距离公式学习目标 1.了解推导空间两点间的距离公式的过程.2.会应用空间两点间的距离公式,求空间中两点间的距离.导语距离是几何中的基本度量,在平面解析几何中,已知P1(x1,y1),P2(x2,y2),线段P1P2的长度为,那么在空间直角坐标系中,若P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),线段P1P2的长度与其坐标又有怎样的关系呢?一、空间两点间的距离公式问题1 在空间直角坐标系中,点O(0,0,0)到点P(x0,y0,z0)的距离怎么求?提示 如图,|OP|=,|OA|=|x0|,|OB|=|y0|,|OC|=|z0|,|OP|=.问题2 空间任意两点A(x1,y1,z1),B(x2,y2,z2)间的距离怎么求?提示 作长方体使A,B为其体对角线的顶点,长方体的棱都平行于坐标轴,由已知得,C(x2,y1,z1),D(x2,y2,z1),|AB|=,|AC|=|x1-x2|,|CD|=|y1-y2|,|DB|=|z1-z2|,|AB|=.知识梳理已知空间中P(x1,y1,z1),Q(x2,y2,z2)两点,则P,Q两点间的距离|PQ|=.注意点:(1)公式特征:同名坐标差的平方和的算术平方根.(2)在空间中,点P(x,y,z)到坐标原点O的距离|OP|=.(3)x2+y2+z2=1表示以原点为球心,半径为1的球的方程.例1 如图,正方体OABC-D′A′B′C′的棱长为a,|AN|=2|CN|,|BM|=2|MC′|.求|MN|的长.解 建立如图所示的空间直角坐标系,过点M作MF垂直于BC于点F,连接NF,显然MF垂直于平面ABCO,所以MF⊥NF,因为|BM|=2|MC′|,所以|BF|=2|FC|,又|AN|=2|CN|,所以NF∥AB,所以|NF|=|FC|=|AB|=,同理|MF|=|CC′|=,因此,点N的坐标为,点M的坐标为,于是|MN|==.反思感悟 在具体的立体几何图形中,需结合图形的特征,建立适当的坐标系,再利用空间两点间的距离公式求解.跟踪训练1 如图所示,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,|C1C|=|CB|=|CA|=2,AC⊥CB,D,E分别是棱AB,B1C1的中点,F是AC的中点,求DE,EF的长度.解 以点C为坐标原点,CA,CB,CC1所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系.∵|C1C|=|CB|=|CA|=2,∴C(0,0,0),A(2,0,0),B(0,2,0),C1(0,0,2),B1(0,2,2),由中点坐标公式可得,D(1,1,0),E(0,1,2),F(1,0,0),∴|DE|==,|EF|==.二、求空间点的坐标例2 设点P在x轴上,它到P1(0,,3)的距离是到点P2(0,1,-1)的距离的2倍,求点P的坐标.解 因为P在x轴上,所以设P点坐标为(x,0,0),因为|PP1|=2|PP2|,所以=2所以x=±1,所以点P坐标为(1,0,0)或(-1,0,0).反思感悟 由空间两点间距离求点的坐标的方法(1)若已知点到定点的距离以及点在特殊位置,则可直接设出该点坐标,利用待定系数法求解点的坐标.(2)若已知一点到两个定点的距离之间的关系,以及其他的一些条件,则可以列出关于点的坐标的方程进行求解.跟踪训练2 已知点P1,P2的坐标分别为(3,1,-1),(2,-2,-3),分别在x,y,z轴上取点A,B,C,使它们与P1,P2两点距离相等,求A,B,C的坐标.解 设A(x,0,0),B(0,y,0),C(0,0,z),由|AP1|=|AP2|,得=,所以x=-3,同理,由|BP1|=|BP2|,得y=-1,由|CP1|=|CP2|,得z=-,所以A(-3,0,0),B(0,-1,0),C.三、空间两点间距离公式的综合应用例3 已知正方形ABCD,ABEF的边长都是1,且平面ABCD⊥平面ABEF,点M在AC上移动,点N在BF上移动,若|CM|=|BN|=a(0(1)求|MN|的长;(2)当a为何值时,|MN|的长最小.解 ∵平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,AB⊥BE,∴BE⊥平面ABCD,∴AB,BC,BE两两垂直.过点M作MG⊥AB,MH⊥BC,垂足分别为G,H,连接NG,易证NG⊥AB.∵|CM|=|BN|=a,∴|CH|=|MH|=|BG|=|GN|=a,∴以B为原点,以BA,BE,BC所在的直线为x轴、y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系B-xyz,则M,N.(1)|MN|===.(2)由(1)得,当a=时,|MN|最小,最小为,这时M,N恰好为AC,BF的中点.反思感悟 距离是几何中的基本度量问题,无论是在几何问题中,还是在实际问题中,都会涉及距离的问题,它的命题方向往往有三个:(1)求空间任意两点间的距离;(2)判断几何图形的形状;(3)利用距离公式求最值.跟踪训练3 (1)已知A(4,3,1),B(7,1,2),C(5,2,3),则△ABC是________三角形.答案 等腰解析 |AB|==.|BC|==.|AC|==.∵|BC|=|AC|,∴△ABC为等腰三角形.(2)在正四棱锥S-ABCD中,底面边长为a,侧棱长也为a,以底面中心O为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系,P点在侧棱SC上,Q点在底面ABCD的对角线BD上,试求P,Q两点间的最小距离.解 由于S-ABCD是正四棱锥,所以P点在底面上的投影R在OC上(图略),又因为底面边长为a,所以|OC|=a,而侧棱长也为a,所以|SO|=|OC|,于是|PR|=|RC|,故可设P点的坐标为(x>0),又因为Q点在底面ABCD的对角线BD上,所以可设Q点的坐标为(y,y,0),因此P,Q两点间的距离|PQ|==,显然当x=,y=0时|PQ|取得最小值,|PQ|的最小值等于,这时,点P恰好为SC的中点,点Q恰好为底面的中心.1.知识清单:(1)两点间的距离公式的推导.(2)利用两点间距离公式求距离.(3)距离中的最值问题.2.方法归纳:函数法求最值.3.常见误区:由于点的坐标寻找不正确,而导致距离求解错误.1.点P(1,,)到原点O的距离是( )A.6B.C.4D.答案 B解析 d==.2.已知点A(x,1,2)和点B(2,3,4),且|AB|=2,则实数x的值是( )A.-2B.6C.-2或6D.4答案 C解析 由空间两点间的距离公式得=2.解得x=6或x=-2.3.如图,在空间直角坐标系中,有一棱长为a的正方体ABCD-A′B′C′D′,A′C的中点E与AB的中点F的距离为________.答案 a解析 A′(a,0,a),C(0,a,0),A(a,0,0),B(a,a,0),E点坐标为,F点坐标为,∴|EF|==a.4.已知点A(1,a,-5),B(2a,-7,-2),则|AB|的最小值为________.答案 3解析 |AB|==.当a=-1时,|AB|的值最小,最小值为=3.课时对点练1.已知空间两点A(3,3,1),B(-1,1,5),则线段AB的长度为( )A.6B.2C.4D.2答案 A解析 空间两点A(3,3,1),B(-1,1,5),则线段AB的长度为|AB|==6.2.在空间直角坐标系中,一定点到三个坐标平面的距离都是2,那么该定点到原点的距离是( )A.B.2C.D.答案 B解析 设该定点坐标为(x,y,z),因为在空间直角坐标系中,一定点到三个坐标平面的距离都是2,所以|x|=2,|y|=2,|z|=2,所以该定点到原点的距离是=2.3.在空间直角坐标系中,点A在z轴上,它到点P(0,,3)的距离等于它到点Q(0,1,-1)的距离,那么点A的坐标是( )A.(0,0,1)B.(0,0,2)C.D.答案 C解析 设点A的坐标为(0,0,z),则|PA|==,|AQ|==,又|AQ|=|PA|,所以z2-6z+11=z2+2z+2,解得z=,所以点A的坐标是.4.△ABC的顶点坐标是A(3,1,1),B(-5,2,1),C,则它在yOz平面上的投影图形的面积是( )A.4B.3C.2D.1答案 D解析 △ABC的顶点在yOz平面上的投影的坐标分别为(0,1,1),(0,2,1),(0,2,3),它在yOz平面上是一个直角三角形,容易求出它的面积为1.5.一束光线自点P(1,1,1)发出,遇到xOy平面被反射,到达点Q(3,3,6)被吸收,那么光所走的路程是( )A.B.C.D.答案 D解析 点P(1,1,1)关于xOy平面的对称点的坐标M(1,1,-1),一束光线自点P(1,1,1)发出,遇到xOy平面被反射,到达点Q(3,3,6)被吸收,那么光所走的路程是=.6.在空间直角坐标系中,已知点A(3,1,2),B(-1,-2,1)及动点M(x,y,-1),则|AM|+|BM|的最小值为( )A.B.C.5D.答案 C解析 设点A(3,1,2)关于平面z=-1对称的点A1(3,1,-4),则|AM|+|BM|的最小值为线段A1B的长度,而|A1B|==5,所以|AM|+|BM|的最小值为5.7.已知A(x,5-x,2x-1),B(1,x+2,2-x),当|AB|取最小值时,x的值为________.答案 解析 ∵|AB|==,∴当x=-=时,|AB|最小.8.已知正方体不在同一平面上的两个顶点A(-1,2,-1),B(3,-2,3),则正方体的体积是________.答案 64解析 |AB|==4.又因为A(-1,2,-1),B(3,-2,3)不在同一平面上,所以A,B两点间的距离即为正方体的体对角线长.设正方体的边长为a,则a=4,即a=4,所以正方体的体积为64.9.直三棱柱ABC-A1B1C1,在底面△ABC中,|CA|=|CB|=1,∠BCA=90°,棱|AA1|=2,M,N分别是A1B1,A1A的中点,求|MN|的长.解 如图,以C为原点,以CA,CB,CC1所在直线为坐标轴,建立空间直角坐标系C-xyz.∵|CA|=|CB|=1,|AA1|=2,∴N(1,0,1),M,由两点间距离公式得|MN|==.10.已知A(3,3,1),B(1,0,5),求:(1)线段AB的中点坐标及|AB|的长度;(2)到A,B两点的距离相等的点P(x,y,z)的坐标满足的条件.解 (1)设M(x1,y1,z1)是线段AB的中点,则根据中点坐标公式得x1==2,y1==,z1==3.所以AB的中点坐标为.根据两点间距离公式,得|AB|==,所以|AB|的长度为.(2)因为点P(x,y,z)到A,B的距离相等,所以=,化简得4x+6y-8z+7=0.即点P(x,y,z)的坐标满足的条件为4x+6y-8z+7=0.11.(多选)下列各点到坐标原点的距离不小于5,且到x轴的距离不小于3的是( )A.(1,1,1)B.(1,2,2)C.(2,-3,5)D.(3,0,4)答案 CD解析 由<5,<5,>5,=5,可得,到原点的距离不小于5的为C,D,且满足到x轴的距离大于3.12.在空间直角坐标系中,与点A(3,1,2),B(4,-2,-2),C(0,5,1)等距离的点有( )A.1个B.2个C.3个D.无数个答案 D解析 由空间两点间距离公式可得|AB|=,|BC|=,|AC|=.易知A,B,C三点不共线,故可确定一个平面,在△ABC所在平面内可找到一点到A,B,C的距离相等,而过该点与平面ABC垂直的直线上的每一点到A,B,C的距离均相等,故在空间直角坐标系中有无数个点到A,B,C三点的距离相等.13.空间直角坐标系中,设A(-1,2,-3),B(-1,0,2),点M和点A关于y轴对称,则|BM|=________.答案 3解析 因为空间直角坐标系中,A(-1,2,-3),B(-1,0,2),点M和点A关于y轴对称,所以M(1,2,3),|BM|==3.14.如图,在空间直角坐标系中,|BC|=2,原点O是BC的中点,点A,点D在平面yOz上,且∠BDC=90°,∠DCB=30°.则三棱锥D-ABC的体积为________.答案 解析 因为∠BDC=90°,∠DCB=30°,|BC|=2.所以|BD|=1,|CD|=|BC|cos30°=,所以S△BCD=×|BD|·|CD|=.因为A,即点A到BC的距离为,所以三棱锥D-ABC的体积为V=××=.15.对于任意实数x,y,z,则+的最小值为________.答案 解析 设P(x,y,z),M(-1,2,1),则+=|PO|+|PM|,由于x,y,z是任意实数,即点P是空间任意一点,则|PO|+|PM|≥|OM|==,则所求的最小值为.16.点P在xOy平面内的直线3x-y+6=0上,点P到点M(2a,2a+5,a+2)的距离最小,求点P的坐标.解 由已知可设点P(a,3a+6,0),则|PM|===,所以当a=-1时,|PM|取最小值,所以在xOy平面内的直线3x-y+6=0上,取点P(-1,3,0)时,点P到点M的距离最小. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第三章 1.2 空间两点间的距离公式.docx 第三章 1.2 空间两点间的距离公式.pptx