图形与几何 · 平面直角坐标系

点的坐标

上节课我们搭好了"坐标尺"——平面直角坐标系,把平面分成了四个象限。可是光有架子还不够:究竟怎么给平面上的一个点写上它的"地址"?

这节课我们就来学两件事:由位置写坐标,以及由坐标找位置。最关键的一条规矩是:(x,y)(x,y) 里第一个数是横坐标、第二个数是纵坐标,顺序不能乱

一个你一定遇到过的场景

你在坐标系里画了一个点 PP,想告诉朋友它在哪。

你说:"先向右走 33 格,再向上走 22 格。"

朋友照着做,准确地找到了同一个点。这说明:只要约定好"先横后竖",两个数就能唯一确定一个点的位置。

反过来,如果你只说"3322",没说顺序,朋友可能先向上再向右,找成了另一个点——那就错了。所以顺序必须固定。

由位置写坐标:先横后竖

给定一个点的位置,我们这样写出它的坐标 (x,y)(x,y)

  1. 看它到 yy 轴的水平距离和方向 → 这是横坐标 xx(向右为正,向左为负);
  2. 看它到 xx 轴的竖直距离和方向 → 这是纵坐标 yy(向上为正,向下为负);
  3. 写成 (x,y)(x,y),先 xxyy
              y
              ↑
              |        P(3,2)
              |        ·
              |      /   (向右3,向上2)
              |    /
   -----------+-----------→ x
              |
              |

PP 向右 33、向上 22,所以它的坐标是 (3,2)(3,2)

再来几个例子,注意符号:

              y
    (-2,3)·   |         ·(4,1)
       \      |        /
        \     |      /
         \    |    /
   -------+---+---+------→ x
         /|   |  /(2,-1)
        / |   | /
   (-3,-2)·  |/
              |
  • A(2,3)A(-2,3):向左 22、向上 33
  • B(4,1)B(4,1):向右 44、向上 11
  • C(2,1)C(2,-1):向右 22、向下 11
  • D(3,2)D(-3,-2):向左 33、向下 22
点的坐标

在平面直角坐标系里,点 PP 对应的有序数对 (x,y)(x,y) 叫做点 PP坐标。其中 xx横坐标yy纵坐标。横坐标表示点沿 xx 轴方向(左右)的位置,纵坐标表示点沿 yy 轴方向(上下)的位置。

由坐标找位置:先横后竖(同样顺序)

反过来,给了坐标 (x,y)(x,y),怎么在图上画出这个点?

  1. 从原点 OO 出发,沿 xx 轴走 xx(正向右、负向左);
  2. 再从那里沿竖直方向走 yy(正向上、负向下);
  3. 落脚处就是点 (x,y)(x,y)

关键:两个步骤的顺序也固定为先横后竖。这跟"写坐标"的顺序一致,不容易乱。

画出几个点
  • (3,2)(3,2):原点向右 33,再向上 22
  • (1,4)(-1,4):原点向左 11,再向上 44
  • (0,3)(0,-3):横坐标 00 表示在 yy 轴上,从原点直接向下 33
  • (2,0)(-2,0):纵坐标 00 表示在 xx 轴上,从原点向左 22

特殊点与坐标轴上的点

有些点在轴上,坐标有规律:

  • 原点 OO(0,0)(0,0)
  • xx 轴上的点:纵坐标为 00,形如 (a,0)(a,0)
  • yy 轴上的点:横坐标为 00,形如 (0,b)(0,b)

这也呼应了上节课的结论:坐标轴上的点不属于任何象限。

轴上的点
  • (5,0)(5,0)xx 轴正半轴上;
  • (0,2)(0,-2)yy 轴负半轴上;
  • 一般地,(a,0)(a,0) 永远在 xx 轴上,(0,b)(0,b) 永远在 yy 轴上。

一个值得注意的细节

最容易错的地方就是 (x,y)(x,y) 的顺序:横坐标 xx 永远写在前面、纵坐标 yy 写在后面。

  • (3,2)(3,2) 是"向右 33、向上 22";
  • (2,3)(2,3) 是"向右 22、向上 33"。

这两个点不是同一个点!它们的位置差得很明显。所以"先横后竖、先 xxyy"这个规矩,从写坐标到找位置,全程都不能变。

一个记忆小技巧:字母 xx 在字母表排在 yy 前面,所以坐标里 xx(横)也排在 yy(竖)前面。

也就是说,写坐标时永远遵守"先横后竖、先 xxyy"这八个字。无论是读图、画图还是做题,先把这八个字在心里念一遍,就能避开绝大多数坐标错误。坚持这个顺序,你会发现坐标其实是个非常守规矩、不会乱来的系统。它把"平面上的每一个点"和"一对数 (x,y)(x,y)"一一对应起来,既不会重复,也不会漏掉。

所以无论是写坐标还是找位置,只要牢牢抓住"先横后竖"四个字,坐标就不再是难题,而是一套清晰好用的位置语言。

实例综合

完整配对

把下列点与坐标连起来:

  • 向右 44、向上 11(4,1)(4,1),在第一象限;
  • 向左 22、向上 33(2,3)(-2,3),在第二象限;
  • 向左 11、向下 22(1,2)(-1,-2),在第三象限;
  • 向右 33、向下 11(3,1)(3,-1),在第四象限;
  • yy 轴上、向下 22(0,2)(0,-2),不属于任何象限。
已知坐标判象限
  • (5,6)( -5, 6 )x<0,y>0x<0,y>0 → 第二象限;
  • (7,3)( 7, -3 )x>0,y<0x>0,y<0 → 第四象限;
  • (4,4)( -4, -4 )x<0,y<0x<0,y<0 → 第三象限;
  • (2,5)( 2, 5 )x>0,y>0x>0,y>0 → 第一象限。

回过头看

这节课我们让坐标系真正"能用"起来了:

  • 由位置写坐标:看水平距离得横坐标 xx,看竖直距离得纵坐标 yy,写成 (x,y)(x,y)
  • 由坐标找位置:从原点先沿 xx 轴走 xx,再竖直走 yy
  • 铁律:先横后竖、先 xxyy(x,y)(x,y)(y,x)(y,x) 一般是不同的点;
  • 轴上的点形如 (a,0)(a,0)(0,b)(0,b),不在任何象限。

点和它的坐标 (x,y)(x,y) 是一一对应的:一个位置只有一个坐标,一个坐标也只对应一个位置。这套语言,是后面学习函数图像、几何与代数联系的基石。

信息

本节课你应该能回答的问题

  1. PP 的坐标是 (x,y)(x,y),哪个是横坐标、哪个是纵坐标?分别代表什么方向的距离?
  2. 给定坐标 (3,2)(3,2),你怎么在图上找到它?步骤顺序是什么?
  3. 为什么 (3,2)(3,2)(2,3)(2,3) 不是同一个点?写坐标时最不能乱的是什么?
  4. xx 轴上的点、 yy 轴上的点,它们的坐标分别有什么特征?原点坐标是多少?