不同坐标系下角速度_最伟大的数学发明,坐标系的诞生,是人类史上的方向盘...
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人生最大的意義,莫過于過得更方便;數(shù)學最大的意義,莫過于幫助人類過得更方便。幾千年來,自從數(shù)學出現(xiàn)之后,它就一直以人類生活為導向,以宇宙探索為真理,培養(yǎng)人們更敏捷的思維,更快速的做事方法。它無聲無息,雖然抽象,但抽象之余更有實用。就像醫(yī)生的藥方,即使我們看不懂,但口入至身心,藥到內(nèi)病除。
凡是事物都會有抽象的概念,有時候我們并不容易看到,那是因為我們只是在事物的表面下工夫,卻沒有深入研究事物的真理,如果將一種事物放置于一個參照物之中,我們就會從參照物中看到事物的發(fā)展變化。將兩種事物放置于同一參照物中,我們就能比較兩者之間的變化。
坐標系的本質(zhì)
放在數(shù)學里,為了將兩組數(shù)據(jù)加以比較,那么恰巧這兩組數(shù)據(jù)無窮大或者無窮小,為了更加方便,我們會將兩組數(shù)的不同點放在不同的參照物里,在數(shù)學中,坐標系便是參照物。
坐標系指的是什么呢,如果研究對象是兩個實數(shù)的話,那么坐標系表示的就是一條數(shù)軸;研究對象為代數(shù)式或者方程的話,那么坐標系表示的是一個平面,因為代數(shù)式和方程的意義在于賦值,賦予某一個值,就可以得到平面中的一個點;研究對象為三維曲線或者幾何圖形,那么坐標系就是三條不同維度的軸。
在三維立體幾何中,為了清晰的算出某個幾何體的方程,就要根據(jù)它的長寬高三個方向建立數(shù)學模型,其中水平面的長軸就是X軸;垂直于水平面的高軸就是Y軸,與X軸平行的軸便是Z軸,三者共同組成了空間坐標系。
?物理學中,坐標系的本質(zhì)就是研究質(zhì)點的運動,其速度的快慢與方向的不同依賴于不同坐標系模型的建立。其中使用最多的坐標系叫做正交坐標系。
坐標系的幾何來源
最早的坐標系是從蜘蛛結(jié)網(wǎng)問題開始的,當時有一位偉大的哲學家笛卡爾思考過這樣的問題:有時候我們看到的空間幾何體是直觀的,它存在于我們的生活中,但每個代數(shù)式的結(jié)果和呈現(xiàn)卻是抽象的,有沒有這么一種方法將幾何體和代數(shù)式結(jié)合起來進行研究呢。
于是他看到了蜘蛛在結(jié)網(wǎng),在狂風的打擊下,蜘蛛不得不補全殘漏的網(wǎng)用以捕捉小昆蟲。蜘蛛從不同的方向和角度來回運動,這給了這位哲學家當頭一棒:為什么不能將蜘蛛看成一個點,而將網(wǎng)看成一個面呢。但是沒有實際的研究,他很快又放棄了自己的想法。但是當他看到自家屋里的兩面墻和地面正好組成了三條線,再參考剛才織網(wǎng)的蜘蛛,他恍然大悟,在三條線組成的幾何體中設一個點(x,y),y的值根據(jù)x的變化而變化,這就是坐標系了。
坐標系的空間幾何意義
坐標系最大的意義在于創(chuàng)建了從幾何上研究抽象的代數(shù)的方式,將直觀的幾何體和抽象的數(shù)學代數(shù)式結(jié)合起來,這樣不僅讓代數(shù)式研究更加方便,而且也減少了部分數(shù)據(jù)的計算量,無論怎么看,坐標系對于數(shù)學的意義都是很大的。
在矩形或者圓中,假設有一點P,在矩形和圓的中心位置,那么在圓中,P到圓上的沒一點距離都是相等的,那么P點就是圓的基本元素;矩形中,P點在矩形角平分線的任意位置到矩形的距離都隨遠近而變化,那么P也是組成矩形的基本元素;只要將點和圖形聯(lián)系在一起,在坐標系中,也可以將幾何體和代數(shù)式進行聯(lián)系,從整體進行研究。
坐標系的生活意義
曾經(jīng)恩格斯評價坐標系:"坐標系中出現(xiàn)了變數(shù),變數(shù)的發(fā)明真正讓辯證法的學問進入到數(shù)學里面。"我們在與長輩對弈的時候,棋子的位置不斷變化;在公寓里面房間的設置,不同房間便是不同的點;坐車回家的時候,車位的設置,使我們處在不同的空間位置。這一切,都是坐標系在發(fā)揮應有的作用。
在地區(qū)的設置中,不同城市的坐標系都會在一個橢圓形來回轉(zhuǎn)換,不同的地方有不同的橢圓基準,參照布爾莎模型,為了確定城市的相對位置,就要測繪出X,Y,Z的變化,當X,Y,Z不脫離范圍之外,城市之間的位置和距離就不會發(fā)生變化。
作者的想法
坐標系最大的意義不在于告訴我們數(shù)學的偉大,而是教給我們解決問題的正確方式,就像人類史上的方向盤一樣,在任何位置都不要迷失方向,數(shù)學會一直將人類帶到正確的位置。
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總結(jié)
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