专升本资料4(向量代数与空间解析几何)

发布时间:2024-11-06

四川省普通高等学校“专升本”选拔 《高等数学》考试大纲(理工类)

总体要求

考生应理解或了解《高等数学》中函数、极限、连续、一元函数微分学、一元函数积分分学、向量代数与空间解析几何、多元函数微积分学、无穷级数、常微分方程以及《线性代数》的行列式、矩阵、向量、方程组的基本概念与基本理论;掌握上述各部分的基本方法。应注意各部分知识的结构及知识的内在联系;应具备一定的抽象思维能力、逻辑推理能力、运算能力、空间想象能力;能运用基本概念、基本理论和基本方法正确地推理证明,准确、简捷地计算;能综合运用所学知识分析并解决简单的实际问题。

本大纲对内容的要求由低到高,对概念和理论分为“了解”和“理解”两个层次;对方法和运算分为“会”、“掌握”、“熟练掌握”三人层次。

考试用时:120分钟

考试范围及要求

一 函数、极限和连续 二 一元函数微分学 三 一元函数积分学

四 向量代数与空间解析几何 (攀枝花学院理科、文科:无考题)

(成都理工大学: 理科:1个解答8分, 1个相关的填空题4分) (成都理工大学: 文科:无考题) (一)向量代数

1. 理解向量的概念,掌握向量的坐标表示法,会求单位向量、方向余弦、向量在坐标轴上的投影。

(1)向量概念: 既有大小又有方向的量叫做向量。

特殊向量: 零向量,单位向量,自由向量。

向量间的关系:两个向量相等,两向量平行,逆向量。 向量的运算:向量相加(和),两向量相减(差),数乘向量, (2)向量的坐标表示法 ① 表示: a axi ay

j azk 或 a {ax,ay,az}

② 向量的模:

a ax ay az

222

(3)单位向量:与向量 a同方向的单位向量:

a

a

方向余弦:向量a与三条坐标轴的夹角分别为 、 、 称为a的方向角。 方向角 、 、 的余弦值叫向量a的方向余弦。

与向量 a同方向的单位向量:

a

cos ,cos ,cos

向量 a在三个坐标轴上的投影分别为:ax、ay、az

cos

a、cos

a、cos

a

2. 掌握向量的运算,向量的数量积、向量的向量积的计算方法。

(1)向量的线性运算

设a {ax,ay,az},b {bx,by,bz}. 则

a b (ax bx)i (ay by)j (az bz)k

{ax bx,ay by,az bz},

a { ax, ay, az}.

(2)向量的数量积

定义: a b |a| |b| cos (a,b) 计算公式:

a b axbx ayby azbz

(3)向量的向量积

定义:两向量a与b的向量积是一个向量,记为a b;规定它的模是

|a b| |a| |b| sin (a,b);它的方向与向量a、b都垂直,且向量a、b、a b构

成右手系。

计算公式:

i

a b ax

bxjayby 用途:求与两向量a和b同时垂直的向量。

3. 了解两向量平行或垂直的条件。

axayaz

(1) 两向量平行: a//b a b 0 a b

bxbybz

(2) 两向量垂直:

a b a b 0 axbx ayby azbz 0

(二)平面与直线

1. 会求平面的点法式方程、一般式方程,会判断两平面的垂直、平行。 (1)平面的点法式:

平面 过点M0(x0,y0,z0),法向量n {A,B,C},则方程为:

A(x x0) B(y y0) C(z z0) 0

(2)平面的一般式:Ax By Cz D 0

(3)两平面垂直、平行的判别

1:A1x B1y C1z D1 0; 2:A2x B2y C2z D2 0

① 1 2 n1 n2 A1A2 B1B2 C1C2 0.

A1B1C1D1

. A2B2C2D2

2. 会求点到平面的距离。 (1)点到平面的距离

② 1// 2 n1//n2

点P(x0,y0,z0)到平面Ax By Cz D 0的距离: ① 写出平面的法向量,即为垂线的方向向量。 ② 写出过点P(x0,y0,z0)且垂直平面的直线的方程。 ③ 将平面方程与其垂线的方程联合,解出垂足P0的坐标。 ④ 求出垂足P0与点P间的距离,即得到点P到平面的距离。 公式:d

|Ax0 By0 Cz0 D|

A B C

2

2

2

(2)点到直线的距离

点P(x0,y0,z0)到直线L:

x x1y y1z z1

的距离. mnp

① 写出直线的方向向量,即为垂面的法向量。

② 写出过点P(x0,y0,z0)且垂直于直线的平面的方程。 ③ 将垂面方程与直线的方程联合,解出垂足P0的坐标。 ④ 求出垂足P0与点P间的距离,即得到点P到直线的距离。

3. 了解直线的一般式方程,会求直线的标准方程、参数式方程,会判定两直线垂直、平行。

直线L过点M0(x0,y0,z0),方向向量s {m,n,p},标准方向 标准方程(点向式):

x x0y y0z z0

mnp

x x0 mt

参数式方程: y y0 nt

z z pt

0

A1x B1y C1z D1 0

一般式方程:

A2x B2y C2z D2 0

i

一般式方程的方向向量:s n

1 n2 A1

A2

(3)两直线垂直、平行的判别

L1:

jB1B2

x x1y y1z z1x x2y y2z z2

; L2:

m1n1p1m2n2p2

① L1 L2 s1 s2 m1m2 n1n2 p1p2 0. ② L1//L2 s1//s2

m1n1p

1. m2n2p2

4. 会判定直线与平面间的关系(垂直、平行、直线在平面上)。 平面 :Ax By Cz D 0,直线L:

① L s//n

x x0y y0z z0

mnp

mnp

. ABC

② L// s n Am Bn Cp 0且Ax0 By0 Cz0 D 0 ② L在平面 上 s n Am Bn Cp 0且Ax0 By0 Cz0 D 0

(三)简单的二次曲面

了解球面、母线平行于坐标轴的柱面、圆锥面、椭球面、抛物面、双曲面的方程的图形。

(1)球面方程

球心为M0(x0,y0,z0),半径为R的球面方程:(x x0)2 (y y0)2 (z z0)2 R2 球心在原点,半径为R的球面方程: x2 y2 z2 R2. (5.30)

(2)母线平行坐标轴的柱面方程

①xoy面上的曲线C:f(x,y) 0为准线,母线平行于z轴的柱面方程:f(x,y) 0 ②xoz面上的曲线C:f(x,z) 0为准线,母线平行于y轴的柱面方程:f(x,z) 0 ③yoz面上的曲线C:f(y,z) 0为准线,母线平行于x轴的柱面方程:f(y,z) 0

母线平行于坐标轴的柱面方程的特点是:方程中缺少变元,母线平行于哪条轴,就缺少相应的变元。

(3)锥面(圆锥面): Ax2 By2 Cz2 0(A、B、C不同号)

x2y2z2

锥面 2 2 2 0, 特点:仅有三个平方项,且三个系数不能同号。

abc

当三个系数中有两个相等时(如a b),则为圆锥面。 (4)椭球面:Ax2 By2 Cz2 D 0 (A、B、C同号)

x2y2z2

2 2 1 2abc

当三个平方项系数中有两个相等时,称为旋转椭球面 (5)双曲面 : Ax2 By2 Cz2 D 0(A、B、C不同号)

x2y2z2

① 单叶双曲面 2 2 2 1, 当a b时,为单叶旋转双曲面。

abcx2y2z2

② 双叶双曲面 2 2 2 1, 当b c时,为双叶旋转双曲面。

abc

特点:仅有三个平方项和常数项,且三个平方项系数异号。

(6)抛物面:Ax2 By2 Fz

x2y2

① 椭圆抛物面 2 2 2pz, 当a b时,为旋转抛物面。

abx2y2

② 双曲抛物面 2 2 2pz.

ab

特点:仅有两个平方项和一个一次项。当两个平方项系数同号时为椭圆抛物面,异号时

则为双曲抛物面。

例1:(成都理工大学2013: 理科:解答8分,)

过点A(2, 1,3)作平面x 2y 2z 11 0的垂线,求垂足坐标; 例2:指出下列方程代表的图形是什么

(1)x2 y2 1; (2)x2 y2 z 0; (3)3x2 4y2 5z2 60. (4)x2 2y2 z; (5)2x2 3y2 z2 9; (6)z2 3x2 y2

例3 过点A(2, 1,3)作直线

x 1yz

的垂面,求垂足坐标; 31 2

例4: 求P(2,3, 1)到直线L:

2x 2y z 3 0

的距离。

3x 2y 2z 17 0

例5 求点O(0,0,0)到平面 :2x y 2z 3 0的距离。

2x 5y 5 0

例6 求通过直线 ,且垂直于平面x 4y 3z 1 0的平面方程

2y z 1 0 例7 通过直线L1:

xyz 1x 1yz

,平行于直线L2:的平面方程。 2 1231 2

成都理工大学2014: 理工 选择3分,

6.已知曲面z 4 x2 y2上点P处的切平面平行于平面 2x 2y z 1 0,则点P 的坐标是【 】

(A)(1,-1,2) (B)(-1,1,2) (C)(1,1,2) (D)(-1,-1,2)

20. 形状如z=x2+y2,0#z

10的碗形容器。请你给碗标上刻度(高度间隔

Dz=1),使其能够成为一个测量容积的测量器。

222 2x 3y z 9

12. 曲线 2在点M(1, 1,2)的切线方程是: ; 22

z 3x y

2(x2 y2)

20. 设有一高度为h的雪堆,其侧面满足方程z h ,求该雪堆的侧面积与体积;

h

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