知行合一
坐标系的由来
传说中有这么一个故事:
有一天,笛卡儿生病卧床,但他的大脑一直没有休息,在反复思考一个问题:几何图形是直观的,而代数方程则比较抽象,能不能用几何图形来表示方程呢?这里,关键是如何把组成几何图形的“点”和满足方程的每一组“数”联系起来。他拼命琢磨。突然,他看见屋顶角上的一只蜘蛛拉着丝垂了下来,一会儿,蜘蛛又顺着丝爬了上去,左右拉丝。蜘蛛的“表演”使笛卡儿豁然开朗。他想:如果把蜘蛛看作一个点,它在屋子里上、下、左、右运动,那么蜘蛛的每一个位置是不是都能用一组数确定下来呢?他又想:屋子里相邻的两面墙与地面共交出了三条线,如果把地面上的墙角作为起点,把交出来的三条线作为三条数轴,那么空间中任意一点的位置不就可以用这三条数轴上找到的有序的三个数来表示吗?反过来,任意给一组三个有序的数,例如3,2,1,也可以用空间中的一个点P来表示。同样,用一组数$(a,b)$可以表示平面上的一个点,平面上的一个点也可以用一组两个有序的数来表示。就这样在蜘蛛运动的启发下,笛卡儿创建了坐标系。
不管这种说法的真实性如何,但有一点是可以肯定的,就是笛卡儿是个勤于思考的人,在创建坐标系的过程中,他很可能是受到周围一些事物的启发,触发了灵感。
笛卡儿最初所使用的坐标系中,两个坐标轴的夹角不要求一定是直角,而且$y$轴并没有明显地出现。至于“坐标”“坐标系”“横坐标”“纵坐标”等名词,也都是后来人们逐渐使用的。虽然笛卡儿当初的坐标系还不够完善,但是笛卡儿当初迈出的第一步具有决定意义,所以人们仍然把后来的直角坐标系,叫做笛卡儿直角坐标系。
任务:1. 从笛卡儿创建坐标系的过程来看,你有什么启发?
2. 借助网络或通过其他途径,了解有没有其他形式的坐标系。
坐标系的由来
传说中有这么一个故事:
有一天,笛卡儿生病卧床,但他的大脑一直没有休息,在反复思考一个问题:几何图形是直观的,而代数方程则比较抽象,能不能用几何图形来表示方程呢?这里,关键是如何把组成几何图形的“点”和满足方程的每一组“数”联系起来。他拼命琢磨。突然,他看见屋顶角上的一只蜘蛛拉着丝垂了下来,一会儿,蜘蛛又顺着丝爬了上去,左右拉丝。蜘蛛的“表演”使笛卡儿豁然开朗。他想:如果把蜘蛛看作一个点,它在屋子里上、下、左、右运动,那么蜘蛛的每一个位置是不是都能用一组数确定下来呢?他又想:屋子里相邻的两面墙与地面共交出了三条线,如果把地面上的墙角作为起点,把交出来的三条线作为三条数轴,那么空间中任意一点的位置不就可以用这三条数轴上找到的有序的三个数来表示吗?反过来,任意给一组三个有序的数,例如3,2,1,也可以用空间中的一个点P来表示。同样,用一组数$(a,b)$可以表示平面上的一个点,平面上的一个点也可以用一组两个有序的数来表示。就这样在蜘蛛运动的启发下,笛卡儿创建了坐标系。
不管这种说法的真实性如何,但有一点是可以肯定的,就是笛卡儿是个勤于思考的人,在创建坐标系的过程中,他很可能是受到周围一些事物的启发,触发了灵感。
笛卡儿最初所使用的坐标系中,两个坐标轴的夹角不要求一定是直角,而且$y$轴并没有明显地出现。至于“坐标”“坐标系”“横坐标”“纵坐标”等名词,也都是后来人们逐渐使用的。虽然笛卡儿当初的坐标系还不够完善,但是笛卡儿当初迈出的第一步具有决定意义,所以人们仍然把后来的直角坐标系,叫做笛卡儿直角坐标系。
任务:1. 从笛卡儿创建坐标系的过程来看,你有什么启发?
2. 借助网络或通过其他途径,了解有没有其他形式的坐标系。
答案
解:
1. 得到的启发:
① 日常生活中很多看似普通的现象都可能蕴含数学规律,要养成善于观察、勤于钻研的习惯;
② 遇到抽象的数学问题时,可以尝试将抽象的概念和现实中的具象事物关联起来,通过联想找到突破问题的新思路;
③ 代数和几何不是相互独立的数学分支,通过合适的对应规则可以将二者结合起来,实现数形关联,很多重要的数学创新都源于对不同领域知识的融合探索。
2. 存在其他形式的坐标系,常见的有:
① 极坐标系:在平面内选定一个定点作为极点,引一条射线作为极轴,规定好长度单位和角度的正方向后,用点到极点的距离、点与极点连线和极轴的夹角组成的有序数对,来表示平面上点的位置;
② 斜坐标系:坐标轴的夹角不是直角的平面坐标系,属于笛卡尔坐标系的一类,两个坐标轴的单位长度可以根据需求设定;
③ 柱坐标系:三维空间的坐标系,将平面极坐标和竖直方向的直角坐标结合,用来表示三维空间中点的位置;
④ 球坐标系:三维空间的坐标系,用点到原点的距离、方位角、仰角三个量组成的有序数对表示空间点的位置,在地理定位、天文领域有广泛应用。
1. 得到的启发:
① 日常生活中很多看似普通的现象都可能蕴含数学规律,要养成善于观察、勤于钻研的习惯;
② 遇到抽象的数学问题时,可以尝试将抽象的概念和现实中的具象事物关联起来,通过联想找到突破问题的新思路;
③ 代数和几何不是相互独立的数学分支,通过合适的对应规则可以将二者结合起来,实现数形关联,很多重要的数学创新都源于对不同领域知识的融合探索。
2. 存在其他形式的坐标系,常见的有:
① 极坐标系:在平面内选定一个定点作为极点,引一条射线作为极轴,规定好长度单位和角度的正方向后,用点到极点的距离、点与极点连线和极轴的夹角组成的有序数对,来表示平面上点的位置;
② 斜坐标系:坐标轴的夹角不是直角的平面坐标系,属于笛卡尔坐标系的一类,两个坐标轴的单位长度可以根据需求设定;
③ 柱坐标系:三维空间的坐标系,将平面极坐标和竖直方向的直角坐标结合,用来表示三维空间中点的位置;
④ 球坐标系:三维空间的坐标系,用点到原点的距离、方位角、仰角三个量组成的有序数对表示空间点的位置,在地理定位、天文领域有广泛应用。
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