普通高中数学课程标准 · 选修 A 类课程 · 原书第 52 页

空间向量与代数

专题 2 学分5 个单元22 条内容要求

本专题在必修课程和选择性必修课程的基础上,通过系统学习三维空间的向量代数,表述各种运算的几何背景,实现几何与代数的融合。引入矩阵与行列式的概念,利用矩阵理论解三元一次方程组;利用向量代数,讨论三维空间中点、直线、平面的位置关系与度量;利用直观想 象建立平面和空间的等距变换理论。将空间几何与线性代数融合在一起,把握问题的本质,为代数理论提供几何背景,用代数方法解决几何问题,进而解决实际问题,为大学线性代数课程的学习奠定直观基础。

1空间向量代数

  • 通过几何直观,理解向量运算的几何意义。

    理解#
  • 探索并解释空间向量的内积(即数量积)与外积及其几何意义。

    运用#
  • 理解向量的投影与分解及其几何意义,并会应用。

    运用#
  • 掌握向量组的线性相关性,并能加以判断。

    掌握#
  • 掌握向量的线性运算,理解向量空间与子空间的概念。

    掌握#

2三阶矩阵与行列式

  • 通过几何直观引入矩阵概念,掌握矩阵的三种基本运算及其性质。

    掌握#
  • 了解正交矩阵及其基本性质,能用代数方法解决几何问题。

    运用#
  • 掌握行列式定义与性质,会计算行列式。

    掌握#

3三元一次方程组

  • 通过实例,探索三元一次方程组的求解过程,理解三元一次方程组的常用解法(高斯消元法),会用矩阵表示三元一次方程组。

    运用#
  • 掌握三元齐次线性方程组的解法,会表示一般解。

    掌握#
  • 掌握非齐次线性方程组有解的判定,建立线性方程组的理论基础。

    掌握#
  • 探索三元一次方程组解的结构,会表示一般解。

    运用#
  • 理解克拉默(Cramer)法则,会用克拉默法则求解三元一次方程组。

    掌握#

4空间中的平面与直线

  • 通过向量的坐标表示,建立空间平面的方程。

    未识别#
  • 理解空间直线方程的含义,会用方程表示空间直线。

    掌握#
  • 理解空间点、直线、平面的位置关系,会用代数方法判断空间点、直线、平面的位置关系,会求点到直线(平面)的距离。

    掌握#

5等距变换

  • 了解平面变换的含义,理解平面的等距变换,特别是三种基本等距变换:直线反射、平移、旋转。

    理解#
  • 了解平面对称图形及变换群概念。

    了解#
  • 掌握常见平面等距变换及其矩阵表示。

    掌握#
  • 了解空间变换的含义,理解空间的等距变换,特别是三种常见等距变换:平面反射、平移、旋转。

    理解#
  • 了解空间对称图形及变换群。

    了解#
  • 掌握常见空间等距变换及其矩阵表示。

    掌握#

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