定语从句中，又介词+关系代词=状语这个公式，如：this is the hotel where i stayed.可换成this is the hotel in which i stayed

但这个句子同样也等于this is the hotel which i stayed in 么？如果是，那么为什么有一个这么难的公式？还有定从是否必须跟在先行词之后？如果不是，关系词该怎样限制？

确实在等同于this is the hotel which i stayed in，你说的变式从语法上讲是正确的

但是英语中却很少这样表达的，这是为什么呢？

我们来看你变化的this is the hotel which i stayed in这句中，stay in呆在实际宾语是旅馆hotel，也可以说是它的“替身”which;

但这时把stay in 放在句尾的话，in后面什么都没有，完全和它的宾语hotel或者which脱离了联系，这样使句子结构变得及其不平衡

英语是形合性语言，很讲究逻辑关系

把in放在which前面，就是为了突出stay in和which的动宾逻辑关系