空間直角坐標(biāo)系
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含義
與空間解析幾何相似,為了確定空間中任意一點(diǎn)的位置,需要在空間中引進(jìn)坐標(biāo)系,最常用的坐標(biāo)系是空間直角坐標(biāo)系。
概況
空間任意選定一點(diǎn)O,過點(diǎn)O作三條互相垂直的數(shù)軸Ox,Oy,Oz,它們都以O(shè)為原點(diǎn)且具有相同的長(zhǎng)度單位。這三條軸分別稱作x軸(橫軸),y軸(縱軸),z軸(豎軸),統(tǒng)稱為坐標(biāo)軸。它們的正方向符合右手規(guī)則,即以右手握住z軸,當(dāng)右手的四個(gè)手指x軸的正向以 角度轉(zhuǎn)向y軸正向時(shí),大拇指的指向就是z軸的正向。這樣就構(gòu)成了一個(gè)空間直角坐標(biāo)系,稱為空間直角坐標(biāo)系O-xyz。定點(diǎn)O稱為該坐標(biāo)系的原點(diǎn)。與之相對(duì)應(yīng)的是左手空間直角坐標(biāo)系。一般在數(shù)學(xué)中更常用右手空間直角坐標(biāo)系,在其他學(xué)科方面因應(yīng)用方便而異。
任意兩條坐標(biāo)軸確定一個(gè)平面,這樣可確定三個(gè)互相垂直的平面,統(tǒng)稱為坐標(biāo)面。其中x軸與y軸所確定的坐標(biāo)面稱為xOy面,類似地有yOz面和zOx面。三個(gè)坐標(biāo)面把空間分成八個(gè)部分,每一部分稱為一個(gè)卦限。如圖《卦限示意圖》所示,八個(gè)卦限分別用字母Ⅰ、Ⅱ、...、Ⅷ表示,其中含x軸、y軸和z軸正半軸的是第Ⅰ卦限,在xOy面上的其他三個(gè)卦限按逆時(shí)針方向排定,依次為第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ卦限;在xOy面下方與第Ⅰ卦限相鄰的為第Ⅴ卦限,然后也按逆時(shí)針方向排定依次為第Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ卦限。
空間點(diǎn)的直角坐標(biāo)
取定空間直角坐標(biāo)系O-xyz后,就可以建立空間的點(diǎn)與一個(gè)有序數(shù)組之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
設(shè)點(diǎn)M為空間的一點(diǎn),過點(diǎn)M分別作垂直于x軸、y軸和z軸的平面。設(shè)三個(gè)平面與x軸、y軸和z軸的交點(diǎn)依次為P、Q、R,點(diǎn)P、Q、R分別稱為點(diǎn)M在x軸、y軸和z軸上的投影。又設(shè)點(diǎn)P、Q、R在x軸、y軸和z軸上的坐標(biāo)依次為x、y、z,于是點(diǎn)M確定了一個(gè)有序數(shù)組x,y,z。反之,如果給定一個(gè)有序數(shù)組x,y,z,可以在x軸上取坐標(biāo)為x的點(diǎn)P,在y軸上取坐標(biāo)為y的點(diǎn)Q,在z軸上取坐標(biāo)為z的點(diǎn)R,然后點(diǎn)P、Q、R分別作垂直于x軸、y軸和z軸的三個(gè)平面,它們相交于空間的一點(diǎn)M,點(diǎn)M就是由有序數(shù)組x,y,z所確定的點(diǎn)。這樣一來,空間的點(diǎn)M與有序數(shù)組x,y,z之間就建立了一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。把有序數(shù)組x,y,z稱為點(diǎn)M的坐標(biāo),記作M(x,y,z),其中x稱為橫坐標(biāo)、y稱為縱坐標(biāo)、z稱為豎坐標(biāo)。
原點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,0,0);若點(diǎn)M在x軸上,則其坐標(biāo)為(x,0,0);同樣對(duì)于y軸上的點(diǎn),其坐標(biāo)是(0,y,0);對(duì)于z軸上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(0,0,z);同樣,位于xOy平面上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(x,y,0);位于yOz平面上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(0,y,z);位于xOz平面上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(x,0,z)??梢?,位于坐標(biāo)軸上、坐標(biāo)面上和各卦限內(nèi)的點(diǎn),其坐標(biāo)各有特點(diǎn)。
與空間解析幾何相似,為了確定空間中任意一點(diǎn)的位置,需要在空間中引進(jìn)坐標(biāo)系,最常用的坐標(biāo)系是空間直角坐標(biāo)系。
概況
空間任意選定一點(diǎn)O,過點(diǎn)O作三條互相垂直的數(shù)軸Ox,Oy,Oz,它們都以O(shè)為原點(diǎn)且具有相同的長(zhǎng)度單位。這三條軸分別稱作x軸(橫軸),y軸(縱軸),z軸(豎軸),統(tǒng)稱為坐標(biāo)軸。它們的正方向符合右手規(guī)則,即以右手握住z軸,當(dāng)右手的四個(gè)手指x軸的正向以 角度轉(zhuǎn)向y軸正向時(shí),大拇指的指向就是z軸的正向。這樣就構(gòu)成了一個(gè)空間直角坐標(biāo)系,稱為空間直角坐標(biāo)系O-xyz。定點(diǎn)O稱為該坐標(biāo)系的原點(diǎn)。與之相對(duì)應(yīng)的是左手空間直角坐標(biāo)系。一般在數(shù)學(xué)中更常用右手空間直角坐標(biāo)系,在其他學(xué)科方面因應(yīng)用方便而異。
任意兩條坐標(biāo)軸確定一個(gè)平面,這樣可確定三個(gè)互相垂直的平面,統(tǒng)稱為坐標(biāo)面。其中x軸與y軸所確定的坐標(biāo)面稱為xOy面,類似地有yOz面和zOx面。三個(gè)坐標(biāo)面把空間分成八個(gè)部分,每一部分稱為一個(gè)卦限。如圖《卦限示意圖》所示,八個(gè)卦限分別用字母Ⅰ、Ⅱ、...、Ⅷ表示,其中含x軸、y軸和z軸正半軸的是第Ⅰ卦限,在xOy面上的其他三個(gè)卦限按逆時(shí)針方向排定,依次為第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ卦限;在xOy面下方與第Ⅰ卦限相鄰的為第Ⅴ卦限,然后也按逆時(shí)針方向排定依次為第Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ卦限。
空間點(diǎn)的直角坐標(biāo)
取定空間直角坐標(biāo)系O-xyz后,就可以建立空間的點(diǎn)與一個(gè)有序數(shù)組之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
設(shè)點(diǎn)M為空間的一點(diǎn),過點(diǎn)M分別作垂直于x軸、y軸和z軸的平面。設(shè)三個(gè)平面與x軸、y軸和z軸的交點(diǎn)依次為P、Q、R,點(diǎn)P、Q、R分別稱為點(diǎn)M在x軸、y軸和z軸上的投影。又設(shè)點(diǎn)P、Q、R在x軸、y軸和z軸上的坐標(biāo)依次為x、y、z,于是點(diǎn)M確定了一個(gè)有序數(shù)組x,y,z。反之,如果給定一個(gè)有序數(shù)組x,y,z,可以在x軸上取坐標(biāo)為x的點(diǎn)P,在y軸上取坐標(biāo)為y的點(diǎn)Q,在z軸上取坐標(biāo)為z的點(diǎn)R,然后點(diǎn)P、Q、R分別作垂直于x軸、y軸和z軸的三個(gè)平面,它們相交于空間的一點(diǎn)M,點(diǎn)M就是由有序數(shù)組x,y,z所確定的點(diǎn)。這樣一來,空間的點(diǎn)M與有序數(shù)組x,y,z之間就建立了一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。把有序數(shù)組x,y,z稱為點(diǎn)M的坐標(biāo),記作M(x,y,z),其中x稱為橫坐標(biāo)、y稱為縱坐標(biāo)、z稱為豎坐標(biāo)。
原點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,0,0);若點(diǎn)M在x軸上,則其坐標(biāo)為(x,0,0);同樣對(duì)于y軸上的點(diǎn),其坐標(biāo)是(0,y,0);對(duì)于z軸上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(0,0,z);同樣,位于xOy平面上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(x,y,0);位于yOz平面上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(0,y,z);位于xOz平面上的點(diǎn),其坐標(biāo)為(x,0,z)??梢?,位于坐標(biāo)軸上、坐標(biāo)面上和各卦限內(nèi)的點(diǎn),其坐標(biāo)各有特點(diǎn)。
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