Jakie są współrzędne biegunowe?

Współrzędne biegunowe są formą wyrażania pozycji na płaszczyźnie dwuwymiarowej. Współrzędne kartezjańskie, zwane także współrzędnymi prostokątnymi, wykorzystują odległość w każdym z dwóch wymiarów do zlokalizowania punktu, ale współrzędne biegunowe wykorzystują kąt i odległość. Odległość jest czasami określana jako promień.

Współrzędne prostokątne zazwyczaj są oznaczone (x, y) , gdzie xiy są odległościami wzdłuż tych odpowiednich osi. W podobny sposób współrzędne biegunowe są wyrażone jako (r, θ) . Litera r to odległość od początku pod kątem reprezentowanym przez grecką literę theta, θ , gdzie r może być liczbą dodatnią lub ujemną. Jeśli zastosowana jest odległość ujemna, wielkość odległości nie zmienia się, ale kierunek jest przyjmowany przeciwnie do kąta θ po drugiej stronie początku. Punkt w układzie współrzędnych biegunowych można nazwać reprezentującym wektor o wielkości r , kierunku θ i kierunku, który jest znakiem r .

Przesunięcie między współrzędnymi prostokątnymi i biegunowymi można uzyskać za pomocą wzorów trygonometrycznych. Do konwersji z prostokąta na biegunowy można zastosować następujące wzory: θ = tan -1 (y / x) i r = √ ( x 2 + y 2 ). W przypadku zmian z biegunowego na prostokątne można zastosować te równania: x = r cos θ i y = r sin θ .

Współrzędne biegunowe są zwykle używane w każdej sytuacji, w której współrzędne prostokątne okazałyby się trudne lub niewygodne w użyciu i odwrotnie. Każde zastosowanie obejmujące geometrię kołową lub ruch promieniowy idealnie nadaje się do współrzędnych biegunowych, ponieważ geometrie te można opisać za pomocą stosunkowo prostych równań w układzie współrzędnych biegunowych; ich wykresy mają bardziej krzywoliniowy lub kołowy wygląd w porównaniu do wykresów na prostokątnych układach współrzędnych. W rezultacie współrzędne biegunowe mają zastosowanie do reprezentowania modeli zjawisk w świecie rzeczywistym, które mają podobnie zaokrąglone kształty.

Zastosowania współrzędnych biegunowych są dość zróżnicowane. Wykresy współrzędnych biegunowych zostały wykorzystane do modelowania pól dźwiękowych wytwarzanych przez różne lokalizacje głośników lub obszary, w których różne typy mikrofonów mogą najlepiej odbierać dźwięk. Współrzędne biegunowe mają ogromne znaczenie w modelowaniu ruchów orbitalnych w astronomii i podróżach kosmicznych. Stanowią także podstawę graficzną słynnej formuły Eulera, która jest regularnie stosowana w matematyce do reprezentacji i manipulowania liczbami zespolonymi.

Podobnie jak ich prostokątne odpowiedniki, współrzędne biegunowe nie muszą być ograniczone tylko do dwóch wymiarów. Aby wyrazić wartości w trzech wymiarach, do układu współrzędnych można dodać drugi kąt reprezentowany grecką literą phi, φ . Dowolny punkt może być w ten sposób zlokalizowany od początku o ustaloną odległość i dwa kąty, i można mu przypisać współrzędne (r, θ, φ) . Gdy ten rodzaj nazewnictwa jest wykorzystywany do śledzenia i lokalizacji punktów w przestrzeni trójwymiarowej, układ współrzędnych jest oznaczany jako sferyczny układ współrzędnych. Ten typ geometrii jest czasem określany jako użycie biegunowych współrzędnych sferycznych.

Współrzędne sferyczne mają właściwie dobrze znaną aplikację - są używane do mapowania Ziemi. Kąt θ jest zazwyczaj szerokością geograficzną i jest ograniczony do zakresu od minus-90 stopni do 90 stopni, podczas gdy kąt φ jest długością geograficzną i jest utrzymywany między minus-180 a 180 stopni. W tej aplikacji r można czasem zignorować, ale częściej stosuje się ją do wyrażania wysokości nad średnim poziomem morza.

INNE JĘZYKI

Czy ten artykuł był pomocny? Dzięki za opinie Dzięki za opinie

Jak możemy pomóc? Jak możemy pomóc?