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笛卡尔方程


表示 n 维欧几里得空间中轨迹 L 的方程。它具有以下形式

 L:f(x_1,...,x_n)=0,
(1)

其中左侧是笛卡尔坐标 x_1, ..., x_n 的某种表达式。 满足方程的 n 元组数 (x_1...,x_n) 是轨迹 L 上点的坐标。

CartesianCircleSphere

例如,欧几里得平面上所有到原点距离为 1 的点的轨迹是圆,可以用笛卡尔方程表示为

 x^2+y^2-1=0.
(2)

类似地,三维欧几里得空间中所有到原点距离为 1 的点的轨迹是以原点为中心的半径为 1 的球体,可以用笛卡尔方程表示为

 x_1^2+x_2^2+x_3^2-1=0.
(3)

通常使用字母 xyz 代替索引坐标 x_1x_2x_3

两个轨迹 L_1L_2 的交集是坐标满足方程组的点集

L_1:f_1(x_1,...,x_n)=0
(4)
L_2:f_2(x_1,...,x_n)=0.
(5)

例如,系统

L_1:x_1=0
(6)
L_2:x_2=0
(7)

表示坐标平面 x_2x_3x_1=0 的点集)与坐标平面 x_1x_3x_2=0 的点集)的交集。结果是点集 (0,0,x_3),即上述系统表示 x_3 轴。

CartesianEquationIntersections

一般来说,在三维欧几里得空间中,单个线性笛卡尔方程表示一个平面,而 n 阶代数曲面由 n 次多项式方程给出。曲线表示为两个曲面的交集。例如,直线表示为两个平面的交集,圆表示为球体和平面的交集(或两个球体的交集)。当然,给定的曲线可以通过无限多种方式通过交集实现,这对应于表示同一曲线的无限多个不同的等效方程组。在任何情况下,都需要两个方程,因为单个笛卡尔方程只能表示平面中的曲线。

表示轨迹的另一种方法是使用参数方程。直线的笛卡尔方程可以通过代数消去参数变量从参数方程中导出。


另请参阅

仿射簇, 笛卡尔, 笛卡尔坐标, 笛卡尔几何, 坐标系

此条目由 Margherita Barile 贡献

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引用为

Barile, Margherita. "笛卡尔方程." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源,由 Eric W. Weisstein 创建。 https://mathworld.net.cn/CartesianEquation.html

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