Три координаты и три проекции точки и ее радиуса-вектора

Координатами называют числа, которые ставят в соответствие точке для определе­ния ее положения в пространстве или на поверхности.

В трехмерном пространстве положение точки устанавливают с помощью прямоу­гольных декартовых координат х, у и z.

Координату х называют абсциссой, у — ординатой и z — аппликатой. Абсцисса х определяет расстояние от дан­ной точки до плоскости W, ордината у — до плоскости V и аппликата z - до плос­кости H. Приняв для отсчета координат точки систему, показанную на рисунке, составим таблицу знаков координат во всех восьми октантах. Ка­кая-либо точка пространства А, заданная координатами, будет обозначаться так: A (х, у, z).

Если х = 5, y = 4 и z = 6, то запись примет следующий вид А (5, 4, 6). Эта точ­ка А, все координаты которой положитель­ны, находится в первом октанте

Координаты точки А являются вместе с тем и координатами ее радиуса-вектора

ОА по отношению к началу координат. Если i, j, k — единичные векторы, направ­ленные соответственно вдоль координат­ных осей х, у, z (рисунок), то

ОА = ОAxi+ОАyj + ОАzk ,где ОАХ, ОАУ, ОАг — координаты векто­ра ОА

Построение изображения самой точки и ее проекций на пространственной модели (рисунок) рекомендуется осуществлять с помощью координатного прямоугольного параллелепипеда. Прежде всего на осях координат от точки О откладывают отрез­ки, соответственно равные 5, 4 и 6 едини­цам длины. На этих отрезках ( Оax , Оay , Оaz ), как на ребрах, строят прямоугольный параллелепипед. Вершина его, проти­воположная началу координат, и будет определять заданную точку А. Легко заме­тить, что для определения точки А доста­точно построить только три ребра парал­лелепипеда, например Оax , axa1 и a1А или Оay , aya1 и a1A и т. д. Эти ребра образу­ют координатную ломаную линию, длина каждого звена которой определяется со­ответствующей координатой точки.

Однако построение параллелепипеда по­зволяет определить не только точку А, но и все три ее ортогональные проекции.

Лучами, проецирующими точку на плос­кости H, V, W являются те три ребра параллелепипеда, которые пересекаются в точке А.

Каждая из ортогональных проекций точки А, будучи расположенной на плоско­сти, определяется только двумя координа­тами.

Так, горизонтальная проекция a1 опре­деляется координатами х и у, фронтальная проекция a2 — координатами х и z, про­фильная проекция a3 — координатами у и z. Но две любые проекции определяются тремя координатами. Вот почему задание точки двумя проекциями равносильно за­данию точки тремя координатами.

На эпюре (рисунок), где все плоскости проекций совмещены, проекции a1 и a2 окажутся на одном перпендикуляре к оси ОX, а проекции a2 и a3 — на одном пер­пендикуляре к оси OZ.

Что касается проекций a1 и a3 , то и они связаны прямыми a1ay и a3ay , перпендикулярными оси ОY. Но так как эта ось на эпюре занимает два положения, то отре­зок a1ay не может быть продолжением отрезка a3ay .

Построение проекций точки А (5, 4, 6) на эпюре по заданным координатам выполня­ют в такой последовательности: прежде всего на оси абсцисс от начала координат откладывают отрезок Оax = х (в нашем случае х = 5), затем через точку ax прово­дят перпендикуляр к оси ОX, на котором с учетом знаков откладываем отрезки axa1 = у (получаем a1 ) и axa2 = z (получаем a2 ). Остается построить профильную проекцию точки a3 . Так как профильная и фронтальная проекции точки должны быть расположены на одном перпендикуляре к оси OZ , то через a3 проводят прямую a2az ^ OZ.

Наконец, возникает последний вопрос: на каком расстоянии от оси ОZ должна находиться a3 ?

Рассматривая координатный параллелепипед (см. рисунок), ребра которого aza3 = Oay = axa1 = y заключаем, что ис­комое расстояние aza3 равно у. Отрезок aza3 откладывают вправо от оси ОZ, если у>0, и влево, если у<0.

Проследим за тем, какие изменения про­изойдут на эпюре, когда точка начнет менять свое положение в пространстве.

Пусть, например, точка А (5, 4, 6) станет перемещаться по прямой, перпендикуляр­ной плоскости V. При таком движении будет меняться только одна координата у, показывающая расстояние от точки до плоскости V. Постоянными будут оста­ваться координаты х и z , а проекция точ­ки, определяемая этими координатами, т. е. a2 не изменит своего положения.

Что касается проекций a1 и a3 , то пер­вая начнет приближаться к оси ОX, вто­рая — к оси ОZ. На рисунках новому положению точки соответствуют обозначе­ния a1 (a11 a21 a31 ). В тот момент, когда точка окажется на плоскости V (y = 0), две из трех проекций (a12и a32) будут лежать на осях.

Переместившись из I октанта во II, точ­ка начнет удаляться от плоскости V, ко­ордината у станет отрицательной, ее абсо­лютная величина будет возрастать. Горизонтальная проекция этой точки, будучи расположенной на задней полуплоскости H, на эпюре окажется выше оси ОX, а профильная проекция, находясь на задней полуплоскости W, на эпюре будет слева от оси ОZ. Как всегда, отрезок az a33 = у.

На последующих эпюрах мы не станем обозначать буквами точки пересечения ко­ординатных осей с линиями проекционной связи. Это в какой-то мере упростит чер­теж.