在初中阶段,我们学习了有序数对、平面直角坐标系、平面上点的坐标与点到坐标轴的距离等概念。在高中阶段,我们又初步学习了空间直角坐标系的概念。下面进一步介绍空间直角坐标系。
本节将建立空间的点及向量与有序数组的对应关系,引进研究向量的代数方法,从而建立代数方法与几何直观的联系。
在平面解析几何中,我们建立了平面直角坐标系,并通过平面直角坐标系,把平面上的点与有序数对(即点的坐标)对应起来。同样,为了把空间的任一点与有序数组对应起来,我们来建立空间直角坐标系。
过空间一定点,作三个两两垂直的单位向量,就确定了三条都以为原点、两两垂直的数轴,依次记为轴(横轴)、轴(纵轴)、轴(竖轴),统称为坐标轴。它们构成一个空间直角坐标系(见图1)。
图1
空间直角坐标系有右手系和左手系两种。我们通常采用右手系,其坐标轴的正向按如下方式规定:以右手握住轴,当右手的四个手指从正向轴以角度转向正向轴时,大拇指的指向就是轴的正向(见图2)。
图2 【动画1】【动画2】
三条坐标轴中每两条坐标轴所在的平面,,称为坐标面。
三个坐标面把空间分成八个部分,每一个部分称为一个卦限,总共八个卦限。其中,,,部分为第卦限,第、、卦限在面的上方,按逆时针方向确定。第、、、卦限在面的下方,由第卦限正下方的第卦限,按逆时针方向确定(见图3)。
图3 【动画】