我們一起來(lái)看一則故事:笛卡爾與蜘蛛,。 有一天,,笛卡爾生病臥床,,但他一直在反復(fù)思考一個(gè)問(wèn)題:幾何圖形是直觀的,而代數(shù)方程則比較抽象,,能不能用幾何圖形來(lái)表示方程呢,?同樣幾何圖形可不可以通過(guò)代數(shù)形式來(lái)表達(dá)?這里,,關(guān)鍵是如何把組成幾何的圖形的點(diǎn)和滿足方程的每一組“數(shù)”掛上鉤,。他就拼命琢磨。通過(guò)什么樣的辦法,、才能把“點(diǎn)”和“數(shù)”聯(lián)系起來(lái),。 不經(jīng)意間,他看見屋頂角上的一只蜘蛛,,拉著絲垂了下來(lái),,一會(huì)兒,蜘蛛又順著絲爬上去,,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(gè)點(diǎn),,它在屋子里可以上、下,、左,、右運(yùn)動(dòng),能不能把蜘蛛的每個(gè)位置用一組數(shù)確定下來(lái)呢,?他又想,,屋子里相鄰的兩面墻與地面交出了三條線,如果把地面上的墻角作為起點(diǎn),,把交出來(lái)的三條線作為三根數(shù)軸,,那么空間中任意一點(diǎn)的位置,不是都可以用這三根數(shù)軸上找到的有順序的三個(gè)數(shù)來(lái)表示嗎,?反過(guò)來(lái),任意給一組三個(gè)有順序的數(shù),,例如3,、2、1,,也可以用空間中的一個(gè)點(diǎn)P來(lái)表示它們,,如圖1:
同樣,用一組數(shù)(a,,b)可以表示平面上的一個(gè)點(diǎn),,平面上的一個(gè)點(diǎn)也可以用一組二個(gè)有順序的數(shù)來(lái)表示,如圖2:
有人覺得在蜘蛛的啟示下,,笛卡爾創(chuàng)建了直角坐標(biāo)系扯的有點(diǎn)遠(yuǎn),。或許這則故事真實(shí)性有待查證,,但笛卡爾確實(shí)創(chuàng)建坐標(biāo)系,。 直角坐標(biāo)系的創(chuàng)建,在代數(shù)和幾何上架起了一座橋梁,。它使幾何概念得以用代數(shù)的方法來(lái)描述,,幾何圖形可以通過(guò)代數(shù)形式來(lái)表達(dá),這樣便可將先進(jìn)的代數(shù)方法應(yīng)用于幾何學(xué)的研究,。 在參照系中,,為確定空間一點(diǎn)的位置,按規(guī)定方法選取的有次序的一組數(shù)據(jù),,這就叫做“坐標(biāo)”,。為了說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)的位置,、運(yùn)動(dòng)的快慢、方向等,,必須選取其坐標(biāo)系,。在某一問(wèn)題中規(guī)定坐標(biāo)的方法,就是該問(wèn)題所用的坐標(biāo)系,。坐標(biāo)系的種類很多,,常用的坐標(biāo)系有:笛卡爾直角坐標(biāo)系、平面極坐標(biāo)系,、柱面坐標(biāo)系(或稱柱坐標(biāo)系)和球面坐標(biāo)系(或稱球坐標(biāo)系)等,。 在同一個(gè)平面上互相垂直且有公共原點(diǎn)的兩條數(shù)軸構(gòu)成平面直角坐標(biāo)系,簡(jiǎn)稱直角坐標(biāo)系,。通常,,兩條數(shù)軸分別置于水平位置與垂直位置,取向右與向上的方向分別為兩條數(shù)軸的正方向,。水平的數(shù)軸叫做x軸或橫軸,,垂直的數(shù)軸叫做y軸或縱軸,x軸y軸統(tǒng)稱為坐標(biāo)軸,,它們的公共原點(diǎn)O稱為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn),。
坐標(biāo)系所在平面叫做坐標(biāo)平面。x軸y軸將坐標(biāo)平面分成了四個(gè)象限,,右上方的部分叫做第一象限,,其他三個(gè)部分按逆時(shí)針?lè)较蛞来谓凶龅诙笙蕖⒌谌笙藓偷谒南笙?。象限以?shù)軸為界,,橫軸、縱軸上的點(diǎn)及原點(diǎn)不在任何一個(gè)象限內(nèi),。一般情況下,,x軸y軸取相同的單位長(zhǎng)度,但在特殊的情況下,,也可以取不同的單位長(zhǎng)度,。 對(duì)于平面內(nèi)任意一點(diǎn)C,過(guò)點(diǎn)C分別向x軸,、y軸作垂線,,垂足在x軸、y軸上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)a,b分別叫做點(diǎn)C的橫坐標(biāo),、縱坐標(biāo),,有序數(shù)對(duì)(a,b)叫做點(diǎn)C的坐標(biāo)。一個(gè)點(diǎn)在不同的象限或坐標(biāo)軸上,,點(diǎn)的坐標(biāo)不一樣,。在直角坐標(biāo)系中,,對(duì)于平面上的任意一點(diǎn),都有唯一的一個(gè)有序數(shù)對(duì)(即點(diǎn)的坐標(biāo)與它對(duì)應(yīng),;反過(guò)來(lái),,對(duì)于任意一個(gè)有序數(shù)對(duì),都有平面上唯一的一點(diǎn)與它對(duì)應(yīng),。
如:以數(shù)對(duì)形式(x,,y)表示的坐標(biāo)系中的點(diǎn)。如(3,,-5),,“3”是x軸坐標(biāo),“-5”是y軸坐標(biāo),。 特殊位置的點(diǎn)的坐標(biāo)的特點(diǎn): 1,、x軸上的點(diǎn)的縱坐標(biāo)為零;y軸上的點(diǎn)的橫坐標(biāo)為零,。 2,、在任意的兩點(diǎn)中,如果兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)相同,,則兩點(diǎn)的連線平行于縱軸(兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)不為零),;如果兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)相同,則兩點(diǎn)的連線平行于橫軸(兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)不為零),。 3、點(diǎn)到軸及原點(diǎn)的距離: 點(diǎn)到x軸的距離為|y|,; 點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為|x|,;點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為x的平方加y的平方的平方根。 象限 第一象限還可以寫成Ⅰ,,第二象限還可以寫成Ⅱ,,第三象限還可以寫成Ⅲ,第四象限也可以寫成Ⅳ,。 .第一,、三象限角平分線上的點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)相等,;第二,、四象限角平分線上的點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)互為相反數(shù),。 對(duì)稱點(diǎn) 1.關(guān)于x軸成軸對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo),,橫坐標(biāo)相同,縱坐標(biāo)互為相反數(shù),。(橫同縱反) 2.關(guān)于y軸成軸對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo),,縱坐標(biāo)相同,,橫坐標(biāo)互為相反數(shù)。(橫反縱同) 3.關(guān)于原點(diǎn)成中心對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo),,橫坐標(biāo)與橫坐標(biāo)互為相反數(shù),,縱坐標(biāo)與縱坐標(biāo)互為相反數(shù)。(橫縱皆反) 點(diǎn)的符號(hào) 橫坐標(biāo) 縱坐標(biāo) 第一象限:(+,,+)正正 第二象限:(-,,+)負(fù)正 第三象限:(-,-)負(fù)負(fù) 第四象限:(+,,-)正負(fù) x軸正半軸:(+,,0) x軸負(fù)半軸:(-,0) y軸正半軸:(0,,+) y軸負(fù)半軸: (0,,-) x軸上的點(diǎn)的縱坐標(biāo)為0,y軸上的點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0,。 原點(diǎn):(0,,0) 1、第一象限中的點(diǎn)的橫坐標(biāo)(x)大于0,,縱坐標(biāo)(y)大于0,。 2、第二象限中的點(diǎn)的橫坐標(biāo)(x)小于0,,縱坐標(biāo)(y)大于0,。 3、第三象限中的點(diǎn)的橫坐標(biāo)(x)小于0,,縱坐標(biāo)(y)小于0,。 4、第四象限中的點(diǎn)的橫坐標(biāo)(x)大于0,,縱坐標(biāo)(y)小于0,。 |
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