從高中生的角度探究坐標系有什么實用的價值

田富兮

摘 要：數學是一門具有高度抽象性的和邏輯性的學科，從古至今數學伴隨著我們社會的的進步不斷發展著，當然我們社會的發展也離不開數學。本文將以數學中的一個小分支——坐標系為出發點，通過研究坐標系的性質特點，簡述坐標系在我們生活中的實用價值。以此激發我們學習的興趣。

關鍵詞：坐標系 解決問題 價值

引 言

我們都知道地球表面不平坦，它的大概形狀不是一個正球體，南北兩極稍扁赤道略胖的，作為坐標系中最強有力的代表——經緯度是經度與緯度的合稱組成一個龐大的坐標系統，稱為地理坐標系統，它是一種利用三度空間的球面來定義地球上的空間的球面坐標系統，能夠標示地球上的任何一個位置。

一、坐標系的起源以及特點

談到坐標系的起源，就必須得談到一位非常有名得數學家——笛卡爾。在笛卡爾時代，代數還是一門嶄新的學科，幾何學的思維在數學家的頭腦中占有絕對的地位。而笛卡爾致力于代數和幾何聯系起來的研究，其中最重要的就是如何建立“點”和“數”的關系，在一次偶然觀看到蜘蛛的“表演”，使笛卡爾思路豁然開朗，偉大的坐標系就此成功加入了數學的大家庭。

通過學習我們知道，坐標系的種類很多，我們常用的坐標系有：直線坐標系、直角坐標系、空間坐標系，每種坐標系都有其特點。從廣義上講：事物的一切抽象概念都是參照于其所屬的坐標系存在的。

二、坐標系的實用價值

（一）解決物理問題

對于我們來講，物理無疑是一門較難的學科，尤其是是在力學中描述質點運動狀態的物理量大多數都是矢量，如物體的位移，速度和加速度，以及物體之間的相互作用力，物體的動量等，多種力的分析讓很多人頭皮發麻，我們學習物理過程中，要想精確地研究運動狀態，就必須要對運動有定量的描述，因此為了定量的表示一個物體相對于參考系的位置，我們以參照物為標準點，建立合適的坐標系，得到圖象，結合常用的物理思想解決問題。

坐標圖象是描述物體的運動過程，發現物理規律、揭示物理問題線索的重要方法，這種方法可以使物體的運動變得更加直觀形象，使物體變化的過程變得更加清晰，使物理思想明確，使求解過程變得更加簡單[2]。合理利用坐標系，可以巧妙的解決很多物理難題，使求解過程更加優化，讓我們不再畏懼物理的難度，同時利用坐標系可以有機的將物理和數學結合起來，增強了我們的對知識的綜合運用能力，同時也可以提高我們學習的積極性。

（二）坐標系在地理中的應用

其實在古代坐標系就有了應用的影子，古人選擇以太陽為參照點，可以在任何地方判斷自己所處的方向，而在現代對于坐標系在地理中的應用，莫過于地理坐標系了，定義了地表點位的經緯度，可以準確的描述地球上的每一個點。地球是一個極其龐大的物體，也是一個不規則的球體，如果科學家們一部分一部分去研究，根本不知道要從何下手，但有了地理坐標系以后，通過對地球的每一個位置用簡單的坐標來表示，這樣對號入座，科學家們只要選中一個坐標，就可以知道對應的地理位置，這樣方便了研究，有效地促進了地圖學、測量方面、衛星技術的研究。

也正是有了地理坐標系，讓GPS有了一展拳腳的機會，利用GPS定位衛星，在全球范圍內實時進行定位，可以全方位、全天候、全時段、高精度的為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息，是衛星通信技術在導航領域的應用典范，它極大地提高了地球社會的信息化水平，有力地推動了數字經濟的發展，同時也有了我們現在這樣便捷的社會[3]。現在我們出門再也不用擔心迷路了，GPS一打開，就可以自動導航帶我們想去的地方，我們就像穿梭于這龐大坐標系中一個移動的小點。坐標系在地理中的應用，讓我們更加清晰的了解了地球的每一個位置，同時也帶給了我們更加便捷的生活。

（三）發現規律，預測結果

現在的社會是一個高速發展的社會，科技發達，信息流通，人們之間的交流越來越密切，生活也越來越方便，數據信息就是這個新時代的產物[3]。但數據信息簡單來說也就是一些文字或者數字信息，但有了坐標系以后，把這些簡單的數字結合坐標系就會產生對我們極具參考的圖象，小的方面我們可以用來解決一些數學問題或者研究一個運動過程并預測物體下一秒的運動狀態，大方面我們可以通過坐標系處理的數據，甚至可以預測一些大事件。

（四）數控機床的應用

雖然我們并沒有在工業上的經驗，對生產線上的東西都不了解，但如今現代科技的發達，讓我們即使不出門也可以了解很多我們不知道的事。不可否認的是，坐標系在數控機床上的應用，數控裝置是數控機床的核心，根據輸入數據描繪出理想的運動軌跡，然后輸出到執行部件加工出所需要的零件。機床坐標系是機床的硬件系統建立的坐標系統，是由固定于機床自身的光柵尺或者編碼器的零點建立起來的。為了確定數控機床的運動方向，移動距離等指標，就要在數控機床上建立一個坐標系，在編制程序時，以機床坐標系來作為工件確定運動方向和距離的坐標系，從而與數控機床建立了坐標關系[4]。

結 語

我們掌握知識的最終目的是用所學的知識改造生活，推動社會發展。數學作為一門基礎自然科學，來源于實踐又應用于實踐，為推動科學向前發展起到重要作用，所以數學應用應成為我們學習數學的方向。我們不能只知道苦讀，而對現實生活中的問題束手無策，不能運用所學解決現實問題，成為“高分低能”的人。坐標系作為數學的一小部分所帶來的價值都是巨大的，可想可知，當我們真正把所有的數學理念貫穿于生活，必將造就更美好的社會。

參考文獻

[1] 李宏， 許文龍. 空間直角坐標系與球坐標系變換研究[J]. 牡丹江師范學院學報（自然科學版）， 2017（2）：49-51.

[2] 周尚意. 閱讀的地理坐標[J]. 地圖， 2017（5）：142-142.

[3] 楊康， 徐愛功， 唐龍江. 測繪常用坐標系轉換框架設計分析[J]. 測繪與空間地理信息， 2017， 40（7）：41-43.

[4] 田少華， 侯爽. 針對靜態感知系統的坐標系改進設計[J]. 激光與紅外， 2016， 46（3）：313-316.