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1、§5.7平面直角坐标变换为了考虑同一图形在不同的坐标系下的方程之间的关系，我们首先需要建立同一个点在不同的坐标系下的坐标之间的关系，这就是坐标变换的问题，因为我们研究的图形是点的轨迹．我们仅考虑平面直角坐标变换．设在平面上给出了由两个标架{O；i,j}和{O'；i',j'}所决定的右手直角坐标系，这里i和j以及i'和j'是两组坐标基向量，它们是平面上的两个标准正交基，我们依次称这两个坐标系为旧坐标系和新坐标系．由于坐标系的位置完全由原点和坐标基向量所决定，所以新坐标系与旧坐标系之间的关系，就由O'在{O；i,j}中的坐标以及i'和j'在{O；i,j}中的分量所决定．任一直角坐标变换总可
2、以分解成移轴（也叫坐标平移）和转轴（也叫坐标旋转）两个步骤．1．移轴如果两个标架{O；i,j}和{O'；i,j'}的原点O与O'不同，O'在{O；i,j}中的坐标为(x0，y0)，但两标架的坐标基向量相同，即有i'=i，j'=j那么标架{O'；i',j'}可以看成是由标架{O；i,j}将原点平移到O'点而得来的（图5.7.1）．这种坐标变换叫做移轴（坐标平移）．设P是平面内任意一点，它对标架{O；i,j}和{O'；i',j'}的坐标分别为(x，y)与()，则有但，，于是有故{x，y}={x0，y0}＋{x'，y'}根据向量相等的定义得移轴公式为图5.7.1(5.7－1)从中解出x'和y
3、'，就得逆变换公式为(5.7－2)2．转轴若两个标架{O；i,j}和{O'；i',j'}的原点相同，即O=O'，但坐标基向量不同，且有∠(i，i')=a，则标架{O'；i'，j'}可以看成是由标架{O；i，j}绕O点旋转a－91－角而得来的（图5.7.2）．这种由标架{O；i，j}到标架{O'；i'，j'}的坐标变换叫做转轴（坐标旋转）．下面推导转轴公式．设P是平面内任意一点，它对{O；i,j}和{O'；i',j'}的坐标分别为(x，y)与()，即有因为∠(i，i')=a，新旧坐标基本向量之间有关系图5.7.2于是有因为O和O'是同一点，，故可直接得到转轴公式：(5.7－3)从（5.7
4、－3）中解出x'和y'，就得到用旧坐标表示新坐标的逆变换公式：(5.7－4)式中的a为坐标轴的旋转角．（5.7－4）式也可看成是由标架{O；i'，j'}绕O旋转－a角变到{O；i，j}的转轴公式．*根据线性代数的理论，（5.7－3）可写为，这里的坐标变换的矩阵是一个正交矩阵，因而其逆矩阵，逆变换公式可以直接由写出．3．一般坐标变换公式在一般情况下，由旧坐标系O－xy变成新坐标系O'－x'y'，总可以分两步来完成．即先移轴使坐标原点与新坐标系的原点O'重合，变成坐标系O'－，然后再由辅助坐标系O'－x"y"转轴而成新坐标系O'－x'y'（图5.7.3）．设平面上任一点P的旧坐标与新坐标分
5、别为(x，y)与(x'，y')，而在辅助坐标系O'－x"y"中的坐标为(x"，y")，那么由（5.7－1）与（5.7－4）分别得－91－与由上两式得一般坐标变换公式为图5.7.3(5.7－5)由（5.7－5）解出x'，y'便得逆变换公式(5.7－6)平面直角坐标变换公式（5.7－5）是由新坐标系原点的坐标(x0,y0)与坐标轴的旋转角a决定的．4．由给定的新坐标轴确定的坐标变换确定坐标变换公式，除了坐标平移和旋转外，还可以有其它方法．假定已给出了新坐标系的两坐标轴在旧坐标系中的方程，并规定了一个轴的正方向，就可以确定又一种坐标变换公式．设在直角坐标系xOy里给定了两条相互垂直的直线l1
6、：，l2：其中．如果取直线l1为新坐标系中的横轴O'x'，而直线l2为纵轴O'y'，并设平面上任意点M的旧坐标与新坐标分别是（x，y）与（x'，y'）．因为
7、x'
8、是点M（x，y）到O'y'轴的距离，也就是M点到l2的距离（图5.7.4），所以有图5.7.4同理可得于是在去掉绝对值符号以后，便得到一个坐标变换公式(5.7－7)为了使新坐标系仍然是右手坐标系，可将（5.7－7）式与公式（5.7－4－91－）比较来决定（5.7－7）中的符号．因因此（5.7－7）中的第一式右端的x的系数应与第二式的右端的y的系数相等，所以（5.7－7）的符号选取要使得这两项的系数是同号的．这种坐标变换的方法
9、常用来在求得一般中心二次曲线的主直径的情况下，用两条主直径作为新坐标轴，把二次曲线的方程化为标准方程．以上给出的坐标变换的公式（5.7－5）、（5.7－6）和（5.7－7）实质上都是一样的．*5．坐标变换下代数曲线及其次数的不变性在直角坐标系下，如果我们所讨论的平面曲线的方程能写成F(x，y)=0的形式，其中F(x，y)是关于x和y的多项式，那么这种方程就叫做代数方程，它所表示的平面曲线叫做代数曲线．不是代数曲线的曲线叫做超越曲线．代数方程的次
