geometry

坐标(坐标系)

坐标系为空间中的点赋予数值。二维中以直角坐标 (x, y) 最常见;具有圆对称时则使用极坐标 (r, θ)。

坐标系为空间中的每个点指定数值标签,从而可以用代数方法求解几何问题。

常见的二维坐标系:

  • 直角坐标(x,y)(x, y)。距离:(x2x1)2+(y2y1)2\sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}
  • 极坐标(r,θ)(r, \theta)。转换:x=rcosθx = r\cos\thetay=rsinθy = r\sin\theta

三维推广:

  • 直角坐标(x,y,z)(x, y, z)
  • 柱坐标(r,θ,z)(r, \theta, z)
  • 球坐标(ρ,θ,ϕ)(\rho, \theta, \phi)

坐标系的选择会影响问题的难度。圆在直角坐标中较难处理(x2+y2=r2x^2 + y^2 = r^2),但在极坐标中极为简单(r=r = 常数)。具有圆对称/球对称的物理问题 → 极坐标/球坐标。

它是解析几何、计算机图形学以及地理坐标(经纬度)的基础。