坐標系的由來

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)

  傳說中有這么一個故事:

  有一天,笛卡爾(1596—1650,法國哲學家、數(shù)學家、物理學家)生病臥床,但他頭腦一直沒有休息,在反復思考一個問題: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表示方程呢?這里,關(guān)鍵是如何把組成幾何的圖形的點和滿足方程的每一組“數(shù)”掛上鉤。他就拼命琢磨。通過什么樣的辦法、才能把“點”和“數(shù)”聯(lián)系起來。突然,他看見屋頂角上的一只蜘蛛,拉著絲垂了下來,一會兒,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點,它在屋子里可以上、下、左、右運動,能不能把蜘蛛的每個位置用一組數(shù)確定下來呢?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,把交出來的三條線作為三根數(shù)軸,那么空間中任意一點的位置,不是都可以用這三根數(shù)軸上找到的有順序的三個數(shù)來表示嗎?反過來,任意給一組三個有順序的數(shù),例如3、2、1,也可以用空間中的一個點 P來表示它們(如圖 1)。同樣,用一組數(shù)(a, b)可以表示平面上的一個點,平面上的一個點也可以用一組二個有順序的數(shù)來表示(如圖2)。于是在蜘蛛的啟示下,笛卡爾創(chuàng)建了直角坐標系。

圖1

圖2

 

  無論這個傳說的可靠性如何,有一點是可以肯定的,就是笛卡爾是個勤于思考的人。這個有趣的傳說,就象瓦特看到蒸汽沖起開水壺蓋發(fā)明了蒸汽機一樣,說明笛卡爾在創(chuàng)建直角坐標系的過程中,很可能是受到周圍一些事物的啟發(fā),觸發(fā)了靈感。

  直角坐標系的創(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)的方法來描述,幾何圖形可以通過代數(shù)形式來表達,這樣便可將先進的代數(shù)方法應用于幾何學的研究 高中地理。

  笛卡爾在創(chuàng)建直角坐標系的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造了用代數(shù)方法來研究幾何圖形的數(shù)學分支——解析幾何。他的設想是:只要把幾何圖形看成是動點的運動軌跡,就可以把幾何圖形看成是由具有某種共同特性的點組成的。比如,我們把圓看成是一個動點對定點O作等距離運動的軌跡,也就可以把圓看作是由無數(shù)到定點O的距離相等的點組成的。我們把點看作是留成圖形的基本元素,把數(shù)看成是組成方程的基本元素,只要把點和數(shù)掛上鉤,也就可以把幾何和代數(shù)掛上鉤。

  把圖形看成點的運動軌跡,這個想法很重要!它從指導思想上,改變了傳統(tǒng)的幾何方法。笛卡爾根據(jù)自己的這個想法,在《幾何學》中,最早為運動著的點建立坐標,開創(chuàng)了幾何和代數(shù)掛鉤的解析幾何。在解析幾何中,動點的坐標就成了變數(shù),這是數(shù)學第一次引進變數(shù)。

  恩格斯高度評價笛卡爾的工作,他說:“數(shù)學中的轉(zhuǎn)折點是笛卡爾的變數(shù)。有了變數(shù),運動進入了數(shù)學,有了變數(shù),辯證法進入了數(shù)學!

  坐標方法在日常生活中用得很多。例如象棋、國際象棋中棋子的定位;電影院、劇院、體育館的看臺、火車車廂的座位及高層建筑的房間編號等都用到坐標的概念。

  隨著同學們知識的不斷增加,坐標方法的應用會更加廣泛。


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/77250.html

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