微积分好难

基本信息

授课教师: bwh
上课教材: 《微积分》(sdk版)
常见积分公式

第 7 章 矢量代数与空间解析几何

空间直角坐标系

八个卦限

[图片待补充]

 

矢量的叉积

a⃗×b⃗=∣i⃗j⃗k⃗a1a2a3b1b2b3∣\vec{a}\times\vec{b}=\begin{vmatrix}\vec{i}&\vec{j}&\vec{k}\\\\ a_1&a_2&a_3\\\\ b_1&b_2&b_3\end{vmatrix}

(a⃗×b⃗)⋅a⃗=(a⃗×b⃗)⋅b⃗=0(\vec{a}\times\vec{b})\cdot\vec{a}=(\vec{a}\times\vec{b})\cdot\vec{b}=\bm{0}

 

混合积

a⃗,b⃗,c⃗共面  ⟺  a⃗⋅(b⃗×c⃗)=∣(a⃗,b⃗,c⃗)T∣=0\vec{a},\vec{b},\vec{c}共面\iff \vec{a}\cdot(\vec{b}\times \vec{c})=|(\vec{a},\vec{b},\vec{c})^T|=0

混合积的几何意义

三个矢量组成平行六面体,V6=∣a⃗⋅(b⃗×c⃗)∣三个矢量组成平行六面体,V_6=|\vec{a}\cdot(\vec{b}\times \vec{c})|

V4=16V6V_4=\displaystyle\frac{1}{6}V_6

 

平面与直线方程

平面的表示

P(x0,y0,z0)∈α,α⊥n⃗,n⃗=(A,B,C)⇒α:A(x−x0)+B(y−y0)+C(z−z0)=0P(x_0,y_0,z_0)\in\alpha,\alpha\perp\vec{n},\vec{n}=(A,B,C)\Rightarrow\alpha:A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0

α⊥n⃗,n⃗=(A,B,C)  ⟺  α:Ax+By+Cz+D=0\alpha\perp\vec{n},\vec{n}=(A,B,C)\iff\alpha:Ax+By+Cz+D=0

  • D=0  ⟺  D=0\iff 过原点
  • C=0  ⟺  α∥OzC=0\iff\alpha\parallel Oz
  • B=0,C=0  ⟺  α∥OyzB=0,C=0\iff\alpha\parallel Oyz
  • A=0,B=0,D=0  ⟺  α=OxyA=0,B=0,D=0\iff\alpha=Oxy

 

两平面的夹角

等价于法向量的夹角(锐角)

θ=<n⃗1,n⃗2>∈[0,π2]\theta=<\vec{n}_1,\vec{n}_2>\in[0,\displaystyle\frac{\pi}2{}]

点到平面的距离

d=∣Ax0+By0+Cz0+D∣A2+B2+C2d=\displaystyle\frac{|Ax_0+By_0+Cz_0+D|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}}

三维勾股定理

S02=S12+S22+S32S^2_0=S^2_1+S^2_2+S^2_3

  • S0:ΔABCS_0:\Delta ABC
  • S1:ΔOABS_1:\Delta OAB
  • S2:ΔOBCS_2:\Delta OBC
  • S3:ΔOCAS_3:\Delta OCA

 

直线方程

P(x0,y0,z0)∈L,L∥v⃗,v⃗=(l,m,n)⇒L:x−x0l=y−y0m=z−z0n(=t)P(x_0,y_0,z_0)\in L,L\parallel\vec{v},\vec{v}=(l,m,n)\Rightarrow L:\displaystyle\frac{x-x_0}{l}=\frac{y-y_0}{m}=\frac{z-z_0}{n}(=t)

  • ⇒L:{x=x0+lty=y0+mtz=z0+nt,(t∈D)\Rightarrow L:\begin{cases}x=x_0+lt\\\\ y=y_0+mt\\\\ z=z_0+nt\end{cases},(t\in\Bbb{D})

P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2)∈L⇒L:x−x1x1−x2=y−y1y1−y2=z−z1z1−z2P_1(x_1,y_1,z_1),P_2(x_2,y_2,z_2)\in L\Rightarrow L:\displaystyle\frac{x-x_1}{x_1-x_2}=\frac{y-y_1}{y_1-y_2}=\frac{z-z_1}{z_1-z_2}

设平面π1,π2,L=π1∩π2⇒L:{π1π2设平面\pi_1,\pi_2,L=\pi_1\cap\pi_2\Rightarrow L:\begin{cases}\pi_1\\\\\pi_2\end{cases}

  • 取n⃗1⊥π1,n⃗2⊥π2⇒v⃗=n⃗1×n⃗2取\vec{n}_1\perp\pi_1,\vec{n}_2\perp\pi_2\Rightarrow \vec{v}=\vec{n}_1\times\vec{n}_2

 

平面与直线的关系

直线的夹角

锐角

直线与平面的夹角

交角:∣π2−θ∣,θ=<n⃗,v⃗>∈[0,π)|\displaystyle\frac{\pi}2-\theta|,\theta=<\vec{n},\vec{v}>\in[0,\pi)

点到直线的距离

已知P∉L,L:已知P\notin L,L:

  • ∀P0∈L,d=h=∣P0P→×v⃗∣∣v⃗∣\forall P_0\in L,d=h=\displaystyle\frac{|\overrightarrow{P_0P}\times\vec{v}|}{|\vec{v}|}
  • P∈α,L⊥α,联立得M,d=∣PM∣P\in\alpha,L\perp\alpha,联立得M,d=|PM|