相信大家在学习数学时,一定都接触过如下图所示的坐标轴,它有个统称的名称为“笛卡尔坐标系”,而我们在图中看到的是二维的坐标系,应该说也是我们在数学学习过程中接触比较多的一个知识点。本期我们主要了解笛卡尔坐标系中的坐标点。
01
我们在之前的一期(话说数据科学——数学技能之实数轴与绝对值)简单介绍过实数轴R的概念,在以下坐标系中可理解为x轴,在此基础上,添加了一个y轴,因此我们可以用R来作为整个坐标系的标识,将其理解为代表两部分信息的一种方式即可。
在坐标系中,有x轴(横轴)和y轴(纵轴),并且为了我们方便理解,对两轴进行了一些实数的标记,在虚线相交的这些点,便是我们称之为坐标点的例子。在坐标系的所有坐标点中,一个特殊的坐标点是原点,字母表示为O,实数表示为(0,0)。
其他的坐标点我们可以使用字母表示,如A(3,2),在坐标系中如何来标绘A点,一般从原点出来,先在x轴上向右移动至实数3的点,然后再向上(以y轴为参考)移动至实数2的点。按照此方式我们可以标绘出其他的坐标点,如B(5,4)、C(-2,5)等等。当然坐标点的位置不仅仅只有整数,可以是任何的实数,如3.1、6.5等。
02
关于坐标系的另一个概念——象限,也是需要我们了解的。在此,我们会通过集合的概念来帮助我们去理解和表达。
坐标系的x轴上的所有坐标点作为一个集合,可以表示如下:
x={(x,y)∈R:y=0}:任何属于此坐标系R的坐标点(x,y),所有y=0的坐标点均属于x轴这一集合。例如坐标点(-5,0)。
同理,y轴则可表示为y={(x,y)∈R:x=0}。例如坐标点(0,7)。
除了x轴和y轴,我们看到坐标系分成四个区域,称之为象限。各个象限我们同样可以用集合的方式来表示。
第一象限(右上侧):{(x,y)∈R:x0,y0},包含所有x和y轴上大于0的实数组成的坐标点。
第二象限(左上侧):{(x,y)∈R:x0,y0},包含所有x轴上小于0且y轴上大于0的实数组成的坐标点。
另外两个象限的表示以此类推即可。
03
有人可能会问,这些基础的概念一看基本上都能明白,对于数据处理或分析的意义在哪里。我们接下来通过一个简单的例子来说明。
假设有一组数据,是关于不同人的身高与体重的组合,我们可将其分别作为x轴和y轴上的实数。有的时候仅仅看这些数据可能并不能给我们非常直观的对比效果,若我们将其作为坐标点标绘在坐标系中,视觉化的对比效果或许就会更加明显。
坐标A(,88.3)表示平均身高cm和体重88.3kg的男子。
坐标B(,74.7)表示平均身高cm和体重74.7的女子。
在A点的左侧和下侧区域则是身高和体重低于平均值的这部分男子,换句话说如果我们将A点作为参照,也可有四个不同的区域或部分来说明数据所代表的那部分人。
通过这个实例与以上概念的阐释,我们也需要注意一下实际数据与概念的区别,在身高与体重的实例中,其数据都是在第一象限中的,而不可能会在其他三个象限中。
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