9 Vektoren

9.1 Dreidimensionaler euklidischer Raum

9.1.2 Koordinatensysteme

Die Physiker legen Wert darauf, jede Stelle des Raum genau bezeichnen zu können, und verwenden dazu ein Koodinatensystem: Dazu wählen sie zunächst völlig willkürlich, aber oft sehr zweckmäßig einen Punkt des Raumes als Nullpunkt, auch Ursprung genannt. Durch diesen Punkt legen sie wieder völlig willkürlich drei beliebige reelle Zahlengeraden und numerieren sie: math formula, math formula und math formula. Das ergibt bereits ein Koordinatensystem. Meist ist man jedoch etwas anspruchsvoller und verlangt, dass diese drei Geraden paarweise senkrecht aufeinander stehen: math formula für math formula. Das nennt man dann ein kartesisches Koordinatensystem. Wenn nun die positiven Halbgeraden der drei jetzt "Koordinatenachsen" genannten Zahlengeraden so angeordnet bzw. numeriert sind, dass die Drehung der positiven Halbgeraden der 1-Achse um den Winkel math formula um die 3-Achse in die positive Halbgerade der 2-Achse in Richtung der positiven 3-Achse gesehen eine Rechtsschraubendrehung darstellt (d.h. im Uhrzeigersinn erfolgt), dann hat man das Ideal, ein (kartesisches) Rechtskoordinatensystem konstruiert. Einigen von Ihnen ist diese Numerierung der Achsen auch als Rechte-Hand-Regel geläufig, weil die positiven Halbgeraden der 1-, 2- und 3-Achse dabei angeordnet sind wie Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger der gespreizten rechten Hand. Im folgenden sei dies immer angenommen.

math formula
Bild 9.1: "Rechtsschraube"

Auf der positiven Halbgeraden jeder der drei Koordinatenachsen math formula für math formula liegt, jeweils wieder völlig willkürlich gewählt der zugehörige Einheitspunkt math formula, dessen Entfernung vom Nullpunkt wie bei einem Lineal die Längeeinheit festlegt. So läßt sich jeder Punkt math formula des dreidimensionalen Raums eindeutig durch ein Koordinatentripel reeller Zahlen kennzeichnen math formula. Die Zahl math formula ist dabei jeweils die Höhe über der von den beiden anderen reellen Zahlengeraden math formula und math formula aufgespannten Koordinatenebene, gemessen in der vorher durch math formula gewählten Einheit.

math formula
Bild 9.2: Punkt mit seinem Koordinatentripel