
球面(spherical surface)指三维空间中与一个固定点(球心)距离相等的所有点构成的曲面。其数学定义为:若空间中一点集到定点 ( O )(球心)的距离等于定长 ( r )(半径),则该点集形成的曲面称为球面。英文术语为"spherical surface" 或"sphere surface",强调其几何曲面属性,与实体“球体”(sphere)相区分。
标准方程
在直角坐标系中,球心为 ((x_0, y_0, z_0))、半径为 ( r ) 的球面方程为:
$$ (x - x_0) + (y - y_0) + (z - z_0) = r $$
此方程描述了球面上任意点的坐标约束关系。
曲率与对称性
球面是常曲率曲面,各点的高斯曲率恒为 (frac{1}{r}),具有完美的旋转对称性。
光学系统
透镜和反射镜的球面设计可聚焦光线,但可能引入球面像差(spherical aberration),即边缘光线与中心光线焦点不重合的现象。
天文学与测量
地球表面在局部范围内常近似为球面,用于地理坐标计算(如经纬度定位)。
在非几何语境中,“球面”可比喻全局视角或全方位覆盖,例如“球面投影”指将三维信息映射到二维曲面的方法。
定义球面为“空间中与定点等距的点的轨迹”,编号 GB/T 3102.1-1993。
收录“球面像差”等术语,强调光学应用场景。
明确区分 "sphere"(球体)与 "spherical surface"(球面)的术语差异。
(注:因文献无公开在线链接,此处按学术规范标注来源名称及标准编号。)
“球面”是一个几何学术语,在不同领域中有以下核心含义:
数学定义
在三维空间中,球面(Sphere)指所有与某固定点(球心)距离等于定值(半径)的点的集合。其标准方程为:
$$
(x - a) + (y - b) + (z - c) = r
$$
其中 $(a,b,c)$ 是球心坐标,$r$ 是半径。
几何特征
球面是一个完全对称的二维曲面,具有以下性质:
实际应用领域
与球体的区别
需注意“球面”(二维曲面)与“球体”(三维实体)的区分——球体包含内部空间,而球面仅指表面。
在具体语境中,可能引申为“完美对称的曲面”或“闭合的曲面系统”。如需更具体的应用场景(如球面坐标系、球面镜等),建议补充说明领域范围。
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