球面上两点间距离的微分学证明

在高中数学选修课程《球面上的几何》中,球面上两点间距离的概念依赖如下结论:结论1设A,B是球面上两点,在连接A,B两点的球面曲线段中,以过这两点的大圆弧中的劣弧长最短.教材对结论1作了一个直观解释,却并未给出严格证明,本文将用微分学知识对这个结论作一论证.引理1三面角中任意两个面角的和大于第三     

立体几何中两个论断的证明

本文对高中立体几何课本中两处未给出证明的论断予以证明,供中学教师教学参考。一、关于球面上两点间的距离课本指出:“在球面上,两点之间的最短距离,就是经过这两点间的线段劣弧的长度。”这就是要证明:在球面上连接两个非对径点(非同一直径的两个端点)的一切曲线中,最短的是大圆劣弧。有人将这论断转化为证明“在球面上连接这两点的诸圆劣弧中的大圆的弧长为最短”,这是以面概全,因为连接这两点的球面曲线不限于圆弧。     

用向量知识推导球面距离公式

文[1]、[2]曾介绍地球上A、B两点的球面距离的公式求法,本文利用向量知识推导球面距离公式,一方面可以帮助学生理解向量有关知识,展示其应用,同时使学生对立体几何中的"两点的球面距离"的概念及相关计算加深理解,并以此体验数学过程,感悟数学文化.     

球面距离的计算

现行高一《立体几何》课本中 ,介绍了球面距离的概念 ,但没有例题 ,而这方面的习题却很多 ,同学们学习时普遍感到困难 .下面给出这类习题解答的示范 ,以供同学们参考 .1　位于同一纬度线上两点的球面距离例 1　已知Ａ ,Ｂ两地都位于北纬 4 5°,又分别位于东经 30°和 6 0°,设地球半径为Ｒ ,求Ａ ,Ｂ的球面距离 .分析 :要求两点Ａ ,Ｂ的球面距离 ,过Ａ ,Ｂ作大圆 ,根据弧长公式 ,关键要求圆心角∠ＡＯＢ的大小 (见图 1) ,而要求∠ＡＯＢ往往首先要求弦ＡＢ的长 ,即要求两点的球面距离 ,往往要先求这两点的直线距离 .解　作出直观图 (见图 2 …     

距离不是无情物,放在球面更生辉——兼论教材上“球面距离”处理之疑义

1 问题的背景在球面上,两点之间最短连线段的长度,就是经过这两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长度.我们把这个弧长叫做两点间的球面距离,这就是教材上球面距离的定义.不难看出,这个所谓“定义”,不如说是一种“规定”,配套的教参提到了“最短连线段”取代原教科书上的“最短距离”,使其说法更合逻辑性.至于为什么这样的劣弧长最短,并未作任何交待,同时说明不要求证明.教师和学生也只是一轮轮,一遍遍地由几何直观认识它的正确性,实际问题的合理性,并不断地自觉运用于解题活动中.     

球面距离问题的求解

在高中数学课本和中学数学报刊资料中，关于球面距离问题仅给出定义，相关概念和例习题论述较少，而在高考、竞赛及实际生活中。涉及球面问题的却有许多，且有一定的难度，为解决这个难点。本文介绍一个球心角定理及其推论，然后举例说明它们的应用。其过程反映了球面距离问题的一种求解方法，供读者参考．     

球体内部三模型

高考中有关球体的考查年年推陈出新,涉及球面上两点,三点,四点的问题考得可谓“淋漓尽致”.这类问题往往围绕球体部分的主要知识点:截面,球面距离,地球经纬度展开.但在一般考生眼中,有关球体的此类问题由于图形的难画而变的抽象难解,往往遇之绕道而行.本文拟将此类问题抽象为三种具体的几何模型,从而使问题简单化,避免解题过程中,由于画不出图而造成的思维受阻.     

球面型空间有限点集的两个不等式

运用距离几何的理论与方法，给出了涉及球面型空间有限点集的两个不等式．     

计算球面距离的简便公式

本文先利用异面直线上两点间的距离公式、余弦定理和弧长公式，推导出计算两点间的球面距离公式，再以实例来说明公式的应用，供读者参考．定理设地球面上两点Ａ、Ｂ的经度分别是α、α１，纬度分别是β、β１，地球球心为Ｏ，球心角为∠ＡＯＢ，Ｒ为地球半经．则过Ａ、Ｂ...     

空间距离问题

立体几何研究的对象是空间图形中各元素之间的位置关系和数量关系 .由于位置关系可由数量关系来描述 ,因而立体几何研究归根到底还是数量关系 .空间距离是数量关系中最为基本的一个 .我们常见的空间距离有 :1 )两点间的距离 ;2 )点到直线的距离 ;3 )两条平行线间的距离 ;4)两条异面直线间的距离 ;5 )点到平面的距离 ;6)直线与平面平行时 ,线面间的距离 ;7)两平行平面间的距离 ;8)球面上两点间的距离 .在上述几种距离中 ,以两点间的距离和点到直线及平面的距离最为基本 ,而异面直线间的距离问题最为综合 .例 1　 (1 996年全国高中数学联赛试…     

高中数学的七种距离

<正>一、高中数学中的七种距离高中阶段,我们要求掌握的距离主要有七种:点与点、点与线、点与面、线与线、线与面、面与面,这六种距离是在必修教材中要求掌握的内容,属于欧氏几何学内容;第七种,即两点的球面距离,在选修3-3(球面上的几何)中出现,它可以说是学生第一次接触的非欧几何的内容,是球面几何中的距离问题.但是,由于球面几何与欧氏几何有着很大的联系,因此,在学这一部分内容的时候,我们通常采用"欧氏化"的研究方法来得出相关结论.下面,我们对这几种距离问题进行分析,并总结归纳其求解的方法和思路.     

度量空間

引言与空間概念有关的許多性貭之一是空間中的每两点都可以定义距离。距离这一概念也同样具有許多性质,下面就是其中最簡单的性貭: 1) 两不同点间的距离是一正数;两重合点间的距离为零; 2) 从点a到点b的距离等于从点b到点a的距离; 3) 若a,b,c是空間中的任意三点,則从a到c的距离不超过从a到b的距离及从b到c的距离的和。在初等几何学中,空間中两点間距离的概念定义为連接这两点間綫段的长度,如此定义的距离概念滿足这里的所有条件。这时,由于有三角形中任一边小于其他两边之     

平面几何解题失误例析

学生在解题过程中出现这样那样的错误是难免的 ,也是正常的 .作为教师应通过学生的错误及时分析错误的原因 ,特别是对那些普遍性的又不易发现的解题错误 ,更应列入备课内容 ,本文就平面几何常见解题失误分析如下 .一、概念不清致误例 1　如果一直线上的两点到另一条直线的距离相等 ,那么这两条直线的关系怎样 ?误答 :因为一条直线上的两点到另一直线的距离相等 ,所以这两条直线平行 .分析 :误解源于对直线上的“两点”和“任意两点”混淆不清 ,如图 1 ,直线l1 ,l2 相交于O ,A、B是直线l1 上两点 ,且OA =OB ,那么A到直线l2 距离等于点B到…     

与学生一次双赢的讨论

一、情景再现球面上两点间的距离计算是高中立体几何中的难点,在实际生活中也有着广泛的应用,通常可采用球面上两点的向量坐标和空间坐标求解.在那天的数学课上,我像往常一样走进教室,按照预设,首先用一个问题引入新课:如何求出郑州到北京的距离?问题一提出,同学们便展开了激烈的讨论.我提问了学生甲,因为此时他在翻阅手机,没有参与讨论.没有想到,他冷静地报出了答案:"698.2公里."回答的精准出乎我的意料."你用的是什么方法?"学     

“异面直线上两点间距离公式”教学探微

“异面直线上两点间距离公式”教学探微２０１５００上海市金山县中学戴丽萍现行高中课本《立体几何》（全一册）Ｐ４２上通过例２：已知两条异面直线ａ，ｂ所成的角为θ，它们的公垂线段ＡＡ’的长度为ｄ，在直线ａ，ｂ上分别取点Ｅ，Ｆ，设Ａ’Ｅ＝ｍ，ＡＦ＝ｎ，求ＥＦ...     

关于庞加莱(Poincaré)猜想

法国人庞加莱(Henri Poincar啨)是科学史上的一位奇才,在数学、物理学方面都有卓越的贡献.在他的丰富科学遗产中,有一个拓扑学的命题,这就是困扰数学家一个世纪的“庞加莱猜想”.为了理解庞加莱猜想,我们先看一看日常生活中常见的曲面.在拓扑学家的眼里,篮球、足球和橄榄球在下述意义下并没有什么不同:我们在3维空间中建立一个直角坐标系,空间中到原点距离为1的点的集合记作S2,称为2维球面,那么篮球、足球和橄榄球都同胚于球面S2.与球面不同的一另曲面是轮胎或者游泳圈,我们把这种曲面叫环面,记作T2.从环面出发可以构造更多的曲面:取两个…     

一个几何命题的证明

一个几何命题的证明李迪淼（湖南洞口一中４２２３００）《立体几何》必修本Ｐ８３有这样一个未加证明的结论：“在球面上，两点之间的最短距离，就是经过这两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长度．”也就是说有如下的命题在球面上，经过两定点的大圆的劣弧长小于过这两点...     

正多面体外接球面上点的性质

文[1]、[2]分别介绍了正四面体和正六面体这两个正多面体外接球面上的点到各顶点距离的平方和成定值的有趣性质本文就这类问题再行讨论为引申问题方便起见，我们用如下证法替代文[1]、[2]对下面的性质1、2的证明方法。性质1正六面体外接球面上任一点到各顶点距离的平方和为定值．证明如图1，设正六面体ABCDA＇B＇C＇D＇的棱长为a，外接球心为O，P为外接球面上任意一点。显然，正六面体的对角线B＇D通过球心0，故∠B＇PD＝90°．因此，在△B＇PD中有性质2正四面体外接球面上任一点，到各顶点距离的平方和为定值．证明由于在图1中，三…     

球心在哪里

球是几何中重要的几何体,近几年来,高考、竞赛中多次出现,学生解决涉及球的问题颇感困难,而解决这类问题的关键是确定球心的位置!球心在哪里呢?1.在空间中,到线段两端点距离相等的点的集合是平面,叫线段的中垂面.若点A、B是球面上两点,则球心在线段AB的中垂     

“距离”的联想

有些数学问题,虽不含有“距离”概念的表述,但却含有“距离”结构的暗示,解题时,如能抓住这些问题的结构特征,联想学过的一些距离的概念或公式,将原问题转化为“距离”的问题来处理,则可使问题的解答简明直观、别具一格,下面就几种常见“距离”的联想,向同学们作一些介绍。一、对于一些含有绝对值“|x-a|(x、a∈R)”结构的数学问题,可联想到数轴上的点x到点a的距离例1 解不等式|x 1|≤|3-x|(x∈R)。解原不等式的几何意义是数轴上的点x到点-1的距离不大干到点3的距离,从图1可看出,到点-1和点3距离相等的点为点1,故满足原不等式的点一定在点1的左边,即原不等式解集为{x|x≤1}。