方向余弦与方向数

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方向余弦与方向数



解析几何中除了两点间的距离外,还有一个最基本的问题就是如何确定有向线段的或有向直线的方向。 方向角与方向余弦 设有空间两点

,若以P1为始点,另一点P2为终点的线段称为

向线段.记作.通过原点作一与其平行且同向的有向线段.Ox,Oy,Oz三个坐方向角.其中

标轴正向夹角分别记作α,β,γ.这三个角α,β,γ称为有向线段0≤απ,0≤βπ,0≤γπ. 关于方向角的问题

若有向线段的方向确定了,则其方向角也是唯一确定的。 方向角的余弦 设有空间两点

称为有向线段

或相应的有向线段的方向余弦

,则其方向余弦可表示为:













从上面的公式我们可以得到方向余弦之间的一个基本关系式:

注意:从原点出发的任一单位的有向线段的方向余弦就是其端点坐标。 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)那末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ABC称为空间直线的方向数,记作:{ABC}.即:

据此我们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。 两直线的夹角

L1L2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L1L2的夹角.

若知道L1L2的方向余弦则有公式为:





其中:θ为两直线的夹角。 若知道L1L2的方向数则有公式为:

两直线平行、垂直的条件

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:








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