🧮 代数

🧭笛卡尔坐标

两条数轴一交叉,平面上的每个点都有了自己的门牌号。

电影票上印着「5 排 3 座」,你不用问任何人,径直就能走到座位:先找第 5 排,再数到第 3 个。三百多年前,数学家笛卡尔把这套「报座位」的办法搬进了数学——画两条互相垂直的数轴,平面上的每个点就都有了独一无二的地址。

两条数轴,一张地图

这两条数轴各有分工:

  • 横着的一条叫 x 轴,向右为正;
  • 竖着的一条叫 y 轴,向上为正;
  • 它们的交点叫原点 OO,地址是 (0,0)(0, 0)

一个点的地址写成有序对 (x,y)(x, y):括号里先横后竖。(3,5)(3, 5)(5,3)(5, 3) 是两个不同的点——顺序就是规矩,这正是「有序」两个字的分量。

怎么走到 (2, 3)

读坐标像走路,口诀是先横后竖:从原点出发,沿 x 轴向右走 2 步,再向上走 3 步,落脚处就是 (2,3)(2, 3)。反过来,想读出某个点的坐标,就看它横向对着 x 轴上的哪个数、纵向对着 y 轴上的哪个数,按「先横后竖」报出来。

顺序报反了会怎样

(2,3)(2, 3) 写成 (3,2)(3, 2),等于先横走 3 步再竖走 2 步——落脚在另一个点。坐标题最常见的丢分,就是把这对数报反了。

四个象限的符号暗号

两条数轴把平面切成四块,从右上角开始逆时针编号:第一、二、三、四象限。位置不用背,盯住符号就行:

  • 第一象限 (+,+)(+, +):x、y 都是正;
  • 第二象限 (,+)(-, +):x 负 y 正,在左上;
  • 第三象限 (,)(-, -):两个都负,在左下;
  • 第四象限 (+,)(+, -):x 正 y 负,在右下。

两条坐标轴本身不属于任何象限——轴上的点至少有一个坐标是 00,比如 (4,0)(4, 0)

坐标板

互动演示坐标板

(3, -2) → 第IV象限

先横着走 x 步,再竖着走 y 步 —— 有序对 (x, y) 唯一确定一个点。

-10-5510-10-5510(3, -2)xy

拖动 x、y 两个滑块,看点在平面上游走,读数牌会报出它住在哪个象限。给自己三个任务:把点挪进第二象限;找一个「住在 x 轴上」的点;再让 x、y 同号——看看点会落在哪两块区域。

门牌号有什么用

  • 地图与导航:经度和纬度就是一对坐标,报出「北纬 30°、东经 120°」,地球上的点也跑不掉;
  • 游戏世界:很多游戏里角色的位置写成 (x,y)(x, y),三维世界里还得多带一个 zz
  • 影剧院与教室:几排几座,就是最朴素的坐标。

之后你在直线方程里会看到:一条直线,就是所有满足 y=mx+by = mx + b 的点 (x,y)(x, y) 排成的整齐队伍——而每个 (x,y)(x, y),正是今天学的坐标。变量与函数机里机器的输入和输出,也刚好能放进这对括号。

动手检验

随堂小测

  1. 1. 点 (-3, 4) 在第几象限?

  2. 2. 从原点向右走 4 步、向下走 2 步,落点是?

  3. 3. 一个点正好在 x 轴上,它的坐标有什么特点?