方向数

更新时间:2022-08-25 15:58

方向数就是既有方向又有数值的一种向量表达方式,比如{1,1,1}就是边长为1的正方体的立体对角线,计算其长度就是把三个边长平方相加再开方。直线的任一方向向量的坐标m、n、p叫做这直线的一组方向数。

简单介绍

如果一个非零向量平行于一条已知直线,这个向量就叫做这条直线的方向向量。

由于过空间一点可作而且只能作一条直线平行于一已知直线,所以当直线L上一点和它的一方向向量为已知时,直线L的位置就完全确定了。

直线的任一方向向量的坐标m、n、p叫做这直线的一组方向数。

当方向数没能对应在正方体或者长方体上面,而是在三维坐标图中时,可以自己想象一个长方体出来,其长、宽、高就是{长,宽,高},这个表达形式就是方向数。把长宽高的平方和开方,得到的就是这个方向数的长度,既长方体的立体对角线。

方向数与方向余弦

方向数、方向余弦可以用来确定空间有向直线的方向,但是如果只需要确定一条空间直线的方位(一条直线的两个方向均确定着同一方位),那么就不一定需要知道方向余弦,而只要知道与方向余弦成比例的三个数就可以了。这三个与方向余弦成比例且不全为零的数A,B,C称为空间直线的方向数,记作:{A,B,C},即:

据此可得到方向余弦与方向数的转换公式:

其中,根式取正负号分别得到两组方向余弦,它们代表两个相反的方向。

关于方向数的问题

空间任意两点坐标之差就是联结此两点直线的一组方向数。

方向数求夹角

设L1与L2是空间的任意两条直线,它们可能相交,也可能不相交。通过原点O作平行与两条直线的线段,则线段的夹角称为此两直线L1与L2的夹角。

若知道L1与L2的方向数,则有公式为:

方向数判别两直线平行、垂直

两直线平行的充分必要条件为:

两直线垂直的充分必要条件为:

方向数和方向向量的关系

方向数是方向向量在相应坐标轴上的投影,或者说方向数是方向向量的数字描述。方向数是指坐标向量的数据,如:向量a=(1,2),而方向向量也可能是非坐标向量下的向量。方向数一定是方向向量,但方向向量不一定是方向数。

例如:过点M(1,3,5)且方向数为{2,1,2}的直线方程为(x-1)/2=(y-3)/1=(x-5)/2;这条直线与向量a=2i+j+2k平行。另外,也可作图验证:画个立体直角坐标,画出点A(2,1,2),连接OA,这就是所求直线的方向向量a;再画出点M(1,3,5);再任取m=1,算出x=2m+1=3,y=m+3=4,z=2m+5=7,画出

点N(3,4,7),再连接MN。最后观察出MN与OA平行。

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