空间解析几何的产生是数学史上一个划时代的成就。17世纪上半叶,法国数学家笛卡尔和费马对此做出了开创性的工作。我们知道,代数学的优越性在于推理方法的程序化,鉴于这种优越性,人们产生了用代数方法研究几何问题的思想,这就是解析几何的基本思想。要用代数方法研究几何问题,就必须弄清沟通代数与几何的联系,而代数和几何中最基本的概念分别是数和点。于是,首先要找到一种特定的数学结构来建立数与点之间的联系,这种结构就是坐标系。
在初中与高中阶段,我们先后学习过平面直角坐标系、空间直角坐标系、极坐标系、并介绍过柱坐标系与球坐标系的概念。通过坐标系,建立数与点的一一对应关系,就可以把数学研究的两个基本对象——数和形结合起来、统一起来,使得人们既可以用代数方法来解决几何问题(这就是解析几何的基本内容),也可以用几何方法解决代数问题。
本节我们仅介绍空间解析几何的一些基本概念,他们包括空间直角坐标系、空间中两点的距离、空间曲面及其方程等概念。这些对于学习多元函数的微分学和积分学将起到重要作用。