黑黑
一天早晨,躺在床上的笛卡爾注意到房間里有一只蒼蠅在飛來(lái)飛去,他便開始思考該如何描述它的位置。
這個(gè)問題困擾了笛卡爾許久。直到有一天,他想到了坐標(biāo)系。這是一個(gè)非常出色的系統(tǒng),它使用數(shù)字來(lái)描述物體的位置。從天花板上的小蒼蠅到海上的大型船舶,甚至是太陽(yáng)系中的行星,坐標(biāo)系幾乎可以描述所有物體的位置。
二維定位“神器”
笛卡爾將天花板想象成網(wǎng)格,這樣他可以只使用兩個(gè)數(shù)字來(lái)準(zhǔn)確描述蒼蠅的位置。這兩個(gè)數(shù)字分別表示蒼蠅到笛卡爾的臥室兩面墻之間的距離。
笛卡爾使用坐標(biāo)系中的兩個(gè)數(shù)字來(lái)描述一個(gè)物體的位置,也就是物體到原點(diǎn)的距離。第一個(gè)坐標(biāo)是水平位置(從原點(diǎn)到左邊或右邊的距離),第二個(gè)坐標(biāo)是垂直位置(從原點(diǎn)到上方或下方的距離)。
我們可以使笛卡爾假想的天花板網(wǎng)格更加完善,并使用坐標(biāo)系來(lái)描述蒼蠅在天花板的位置。在坐標(biāo)系上,蒼蠅用點(diǎn)表示,水平線稱為x軸,垂直線稱為y軸。蒼蠅水平位置的數(shù)值稱為x軸坐標(biāo),而蒼蠅垂直位置的數(shù)值稱為y軸坐標(biāo)。這樣,我們就可以用坐標(biāo)(4,2)來(lái)表示蒼蠅在天花板的位置。
但是,如何描述在原點(diǎn)左邊或下邊的物體的位置呢?為此,我們可以延伸x軸和y軸,使它們包含負(fù)數(shù)。在x軸上,負(fù)數(shù)顯示在原點(diǎn)的左側(cè)。在y軸上,負(fù)數(shù)顯示在原點(diǎn)的下方。坐標(biāo)(-3,-2)描述的是在原點(diǎn)左下方的物體的位置。
其實(shí),笛卡爾設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系共有8種方案。我們平常的書寫方式是第1種方案,而常見的屏幕坐標(biāo)系是第6種方案。
坐標(biāo)系,大用處
僅有x軸和y軸的坐標(biāo)系只適用于二維圖形。如果在坐標(biāo)系上再加一條線,代表第三維,這條線稱為z軸,這樣就可以形成一個(gè)三維坐標(biāo)系。其中,x軸表示左右空間,y軸表示上下空間,z軸表示前后空間。
利用這個(gè)坐標(biāo)系,我們可以說明三維物體在三維空間中的位置,例如一個(gè)房間中盒子所處的位置。
因此,在日常生活中,我們也可以利用三維坐標(biāo)系來(lái)定位物體的位置。例如,當(dāng)考古學(xué)家們挖掘文物時(shí),他們會(huì)用繩子在現(xiàn)場(chǎng)做一個(gè)網(wǎng)格,然后使用網(wǎng)格坐標(biāo)來(lái)準(zhǔn)確記錄在挖掘過程中發(fā)現(xiàn)的各種文物的位置。
數(shù)學(xué)大王·中高年級(jí)2023年8期