象限

几何与度量

xiàng xiàn

象限是坐标平面被x轴和y轴分成的四个区域之一,按逆时针方向编号为第I到第IV象限。

Visualization

Definition

坐标平面被分成四个称为象限的区域,从右上方开始按逆时针方向编号为第I到第IV象限,由坐标的符号决定:第I象限($x > 0$,$y > 0$)、第II象限($x < 0$,$y > 0$)、第III象限($x < 0$,$y < 0$)、第IV象限($x > 0$,$y < 0$);坐标轴上的点不属于任何象限。在复分析中,复平面的象限对应于 $z$ 的实部和虚部符号各自确定的区域,这与支割线和解析延拓有关。

Example

点 $(3, 4)$ 位于第I象限,$(-2, 5)$ 位于第II象限;点 $(-4, -7)$ 的两个坐标都是负数,所以位于第III象限,而 $(5, -3)$ 位于第IV象限,像 $(0, 5)$ 这样在坐标轴上的点不属于任何象限。主平方根函数在 $\mathbb{C}$ 去掉负实轴(支割线)之后是解析的,这条割线把第二象限与第三象限分开,该函数分别在合并了第一、二象限和第三、四象限的上下半平面上有定义。

Key Insight

要记住哪个是哪个象限,从右上方开始(两坐标都为正 = 第I象限),然后像从I数到IV那样逆时针数下去。在三角学中,一个角所在的象限决定了正弦、余弦和正切的符号,助记口诀"All Students Take Calculus"(ASTC)很有帮助:第一象限全部为正,第二象限正弦为正,第三象限正切为正,第四象限余弦为正。象限的符号模式编码了傅里叶分析中至关重要的奇偶性条件,特定象限上的积分也自然出现在多元微积分中,比如第一象限上的高斯积分等于 $\pi/4$。