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幾何對象(如點、直綫、平面等)的集合與有序數組集合之間建立的一套對應法則。與點對應的有序數組稱為該點的坐標。常用的坐標係有直綫坐標係、平面直角坐標係、平面極坐標係、空間直角坐標係、球面坐標係、柱面坐標係等。 |
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傳說中有這麽一個故事:
有一天,笛卡爾(1596—1650,法國哲學家、數學家、物理學家)生病臥床,但他頭腦一直沒有休息,在反復思考一個問題:幾何圖形是直觀的,而代數方程則比較抽象,能不能用幾何圖形來表示方程呢?這裏,關鍵是如何把組成幾何的圖形的點和滿足方程的每一組“數”挂上鈎。他就拼命琢磨。通過什麽樣的辦法、才能把“點”和“數”聯繫起來。突然,他看見屋頂角上的一隻蜘蛛,拉着絲垂了下來,一會兒,蜘蛛又順着絲爬上去,在上邊左右拉絲。蜘蛛的“表演”,使笛卡爾思路豁然開朗。他想,可以把蜘蛛看做一個點,它在屋子裏可以上、下、左、右運動,能不能把蜘蛛的每個位置用一組數確定下來呢?他又想,屋子裏相鄰的兩面墻與地面交出了三條綫,如果把地面上的墻角作為起點,把交出來的三條綫作為三根數軸,那麽空間中任意一點的位置,不是都可以用這三根數軸上找到的有順序的三個數來表示嗎?反過來,任意給一組三個有順序的數,例如3、2、1,也可以用空間中的一個點 P來表示它們(如圖 1)。同樣,用一組數(a, b)可以表示平面上的一個點,平面上的一個點也可以用一組二個有順序的數來表示(如圖2)。於是在蜘蛛的啓示下,笛卡爾創建了直角坐標係。
圖2
無論這個傳說的可靠性如何,有一點是可以肯定的,就是笛卡爾是個勤於思考的人。這個有趣的傳說,就象瓦特看到蒸汽衝起開水壺蓋發明了蒸汽機一樣,說明笛卡爾在創建直角坐標係的過程中,很可能是受到周圍一些事物的啓發,觸發了靈感。
直角坐標係的創建,在代數和幾何上架起了一座橋梁。它使幾何概念得以用代數的方法來描述,幾何圖形可以通過代數形式來表達,這樣便可將先進的代數方法應用於幾何學的研究。
笛卡爾在創建直角坐標係的基礎上,創造了用代數方法來研究幾何圖形的數學分支——解析幾何。他的設想是:衹要把幾何圖形看成是動點的運動軌跡,就可以把幾何圖形看成是由具有某種共同特性的點組成的。比如,我們把圓看成是一個動點對定點O作等距離運動的軌跡,也就可以把圓看作是由無數到定點O的距離相等的點組成的。我們把點看作是留成圖形的基本元素,把數看成是組成方程的基本元素,衹要把點和數挂上鈎,也就可以把幾何和代數挂上鈎。
把圖形看成點的運動軌跡,這個想法很重要!它從指導思想上,改變了傳統的幾何方法。笛卡爾根據自己的這個想法,在《幾何學》中,最早為運動着的點建立坐標,開創了幾何和代數挂鈎的解析幾何。在解析幾何中,動點的坐標就成了變數,這是數學第一次引進變數。
恩格斯高度評價笛卡爾的工作,他說:“數學中的轉折點是笛卡爾的變數。有了變數,運動進入了數學,有了變數,辯證法進入了數學。”
坐標方法在日常生活中用得很多。例如象棋、國際象棋中棋子的定位;電影院、劇院、體育館的看臺、火車車廂的座位及高層建築的房間編號等都用到坐標的概念。
隨着同學們知識的不斷增加,坐標方法的應用會更加廣泛。 |
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zuobiaoxi
坐標係
coordinate system
為描述物體所在位置和運動規律而選取的參考基準。導航和製導技術的主要任務就是確定飛行器所在位置,並使它以正確方向和運動方式飛嚮預定目標。因此在軌道計算、控製、導引和測量等工作中都涉及參考基準的選擇和轉換問題。在航空、航天技術中,常用的坐標係是右手直角坐標係或球面坐標係。右手直角坐標係由原點和從原點延伸的 3個互相垂直、按右手規則排列順序的坐標軸構成。建立直角坐標係需要確定原點的位置和3個坐標軸的方向。物體在空間的位置可以用從原點分別量到物體在 3個坐標軸上投影位置間的綫段長度來描述。球面坐標係(如天文學中的天球)由原點和基面組成,以原點為中心的任意球面與基面的交綫稱基圓,通過原點與基面垂直的一組平面稱子午面,子午面與球面的交綫稱子午綫。物體在空間的位置用經度、緯度、矢徑來描述。經度是從指定子午面到通過物體位置的子午面間的球面角或沿基圓從預定子午面量到物體所在子午面間的弧綫長。緯度是從基面到原點與物體位置連綫間的夾角。矢徑是從原點到物體位置的直綫距離。航空、航天技術涉及的空間範圍極廣,在導航定位、飛行力學和地面測量中常用的坐標係主要是按原點位置來區分。坐標原點與太陽、地球或其他星體中心相重合的稱為星體中心坐標係;原點在星體表面的稱為星體表面坐標係;原點在天體之外的稱為宇宙中心坐標係;原點在飛行器內部的稱為飛行器牽連坐標係。各坐標係間都存在一定的幾何關係,可以用球面三角,四元素法或方向餘弦等數學方法相互轉換。
航空航天技術中常用的坐標係
地心赤道坐標係
發射(起飛)坐標係
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- : coordinates system, system of coordinates, coordinate system
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