数学中,有哪些坐标系呢?
在数学中,坐标系有以下种,一是平面直角坐标系,二则是平面极坐标系,三是柱坐标系,四是球坐标系.这些坐标系对应不同的知识点,同学们在学习的不同阶段会遇到这些.我们具体来看看这些坐标系的特征.
笛卡尔坐标系
平面直角坐标系和空间直角坐标系都叫笛卡尔坐标系,是由笛卡尔生病期间无意发现的,当他卧病在床看到天花板上的蜘蛛网,于是想到了这些网的结点能不能用"数"联系起来.于是他将墙角三条相交的线看作数轴,然而墙上的任何一个点都可由三个有序实数对应起来,同时任何三个有序数对又可以确定一个点.
这就是直角坐标系建立初期的雏形,就像瓦特看到蒸汽冲起开水壶改进了蒸汽机一样.直角坐标系的建立,解析几何得以发展,也直接为微积分的发现和发展提供了理论基础.一般初中高中阶段就会涉及到直角坐标系,我们学习的坐标、函数、圆锥曲线等,都与笛卡尔有关.
平面极坐标系
在平面上取一点o,称为极点,由点o出发引一条射线,称为极轴.平面上任一点P,到O的长度用e表示,称为极径,OP与X轴的夹角,称为极角,一般在0到180度之间.其坐标(e,a)则是此点的极坐标.这样的话平面内任一点都可以用极坐标来表示,也就是说平面内的点与坐标形成一一对应的关系.极坐标在解决一些复杂问题和表示特殊曲线方程时非常方便,上高中和大学时,同学们就会遇到.有名的心形线就是极坐标系下的曲线,学好数学才能看懂哦!
柱坐标系
与前面坐标类似的,也是坐标与位置形成一一对应关系,只不过还是有其特殊性,其坐标是建立在平面极坐标的基础之上的.柱面坐标系是一种数据,设M(x,y,z)为空间内一点,并设点M在xoy面上的投影P的极坐标为r,θ,则这样的三个数r, θ,z就叫点M的柱面坐标。其实它与空间直角坐标系还是有联系的,可以相互转化,在解决问题时,引入的两个参数可以方便很多.
球坐标系
球坐标系有点像将平面极坐标系变成空间三维极坐标系一样,它与空间直角坐标系相互联系,可以相互转化.假设P(x,y,z)为空间内一点,则点P也可用这样三个有次序的数(r,θ,φ)来确定,其中r为原点O与点P间的距离;θ为有向线段OP与z轴正向的夹角;φ为从正z轴来看自x轴按逆时针方向转到OM所转过的角,这里M为点P在xOy面上的投影;。这样的三个数r,θ,φ叫做点P的球面坐标,它在天文学、地理学和物理学中有广泛的作用.有兴趣的同学可以去学习一下.