
球面(spherical surface)指三維空間中與一個固定點(球心)距離相等的所有點構成的曲面。其數學定義為:若空間中一點集到定點 ( O )(球心)的距離等于定長 ( r )(半徑),則該點集形成的曲面稱為球面。英文術語為"spherical surface" 或"sphere surface",強調其幾何曲面屬性,與實體“球體”(sphere)相區分。
标準方程
在直角坐标系中,球心為 ((x_0, y_0, z_0))、半徑為 ( r ) 的球面方程為:
$$ (x - x_0) + (y - y_0) + (z - z_0) = r $$
此方程描述了球面上任意點的坐标約束關系。
曲率與對稱性
球面是常曲率曲面,各點的高斯曲率恒為 (frac{1}{r}),具有完美的旋轉對稱性。
光學系統
透鏡和反射鏡的球面設計可聚焦光線,但可能引入球面像差(spherical aberration),即邊緣光線與中心光線焦點不重合的現象。
天文學與測量
地球表面在局部範圍内常近似為球面,用于地理坐标計算(如經緯度定位)。
在非幾何語境中,“球面”可比喻全局視角或全方位覆蓋,例如“球面投影”指将三維信息映射到二維曲面的方法。
定義球面為“空間中與定點等距的點的軌迹”,編號 GB/T 3102.1-1993。
收錄“球面像差”等術語,強調光學應用場景。
明确區分 "sphere"(球體)與 "spherical surface"(球面)的術語差異。
(注:因文獻無公開線上鍊接,此處按學術規範标注來源名稱及标準編號。)
“球面”是一個幾何學術語,在不同領域中有以下核心含義:
數學定義
在三維空間中,球面(Sphere)指所有與某固定點(球心)距離等于定值(半徑)的點的集合。其标準方程為:
$$
(x - a) + (y - b) + (z - c) = r
$$
其中 $(a,b,c)$ 是球心坐标,$r$ 是半徑。
幾何特征
球面是一個完全對稱的二維曲面,具有以下性質:
實際應用領域
與球體的區别
需注意“球面”(二維曲面)與“球體”(三維實體)的區分——球體包含内部空間,而球面僅指表面。
在具體語境中,可能引申為“完美對稱的曲面”或“閉合的曲面系統”。如需更具體的應用場景(如球面坐标系、球面鏡等),建議補充說明領域範圍。
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