直角坐标与极坐标的区别与转换.doc

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1、【爱文库】核心用户上传直角坐标直角坐标系在数学中应用广泛,是数学大厦最重要的根基之一。在平面内画两条 直角坐标 直角坐标互相垂直,并且有公共原点的数轴。其中横轴为X轴,纵轴为Y轴。这样我们就说在平面上建立了平面直角坐标系,简称直角坐标系。 直角坐标中的点 直角坐标中的点坐标:对于平面内任意一点C,过点分C别向X轴、Y轴作垂线,垂足在X轴、Y轴上的对应点a,b分别叫做点C的横坐标、纵坐标,有序数对(a,b)叫做点C的坐标。 坐标平面:坐标系所在平面。 坐标原点:两坐标轴的公共原点。 象限:X轴和Y轴把坐标平面分成四个象限,右上面的叫做第一象限,其他三个部分按逆时针方向依次叫做第二象限、第三象限和

2、第四象限。象限以数轴为界,横轴、纵轴上的点不属于任何象限。极坐标极坐标系1. 圆 2. 直线 3. 玫瑰线 4. 阿基米德螺线 5. 圆锥曲线 6. 其他曲线polar coordinates 在平面内由极点、极轴和极径组成的坐标系。在平面上取定一点O,称为极点。从O出发引一条射线Ox,称为极轴。再取定一个长度单位,通常规定角度取逆时针方向为正。这样,平面上任一点P的位置就可以用线段OP的长度以及从Ox到OP的角度来确定,有序数对(,)就称为P点的极坐标,记为P(,);称为P点的极径,称为P点的极角。当限制0,02时,平面上除极点以外,其他每一点都有唯一的一个极坐标。极点的极径为零 ,极角任意

3、。若除去上述限制,平面上每一点都有无数多组极坐标,一般地 ,如果(,)是一个点的极坐标 ,那么(,+2n),(,+(2n+1),都可作为它的极坐标,这里n 是任意整数。平面上有些曲线,采用极坐标时,方程比较简单。例如以原点为中心,r为半径的圆的极坐标方程为=r 等速螺线的极坐标方程为=a 。此外,椭圆 、双曲线和抛物线这3种不同的圆锥曲线,可以用一个统一的极坐标方程表示。 极坐标系到直角坐标系的转化:在极坐标系与平面直角坐标系(笛卡尔坐标系)间转换极坐标系中的两个坐标 和 可以由下面的公式转换为 直角坐标系下的坐标值 x=cos y=sin 由上述二公式,可得到从直角坐标系中x和 y两坐标如何

4、计算出极坐标下的坐标 =arctany/x ( x不等于0) 在 x= 0的情况下:若 y为正数 = 90 (/2 radians);若 y为负,则 = 270 (3/2 radians). 极坐标的方程用极坐标系描述的曲线方程称作极坐标方程,通常表示为r为自变量的函数。 极坐标方程经常会表现出不同的对称形式,如果r(?) = r(),则曲线关于极点(0/180)对称,如果r(?) = r(),则曲线关于极点(90/270)对称,如果r(-) = r(),则曲线相当于从极点逆时针方向旋转。 圆方程为r() = 1的圆。 在极坐标系中,圆心在(r0, ) 半径为 a 的圆的方程为r2-2rr0c

5、os(-)+r02=a2 该方程可简化为不同的方法,以符合不同的特定情况,比如方程r()=a表示一个以极点为中心半径为a的圆。 直线经过极点的射线由如下方程表示= ,其中为射线的倾斜角度,若 m为直角坐标系的射线的斜率,则有 = arctan m。 任何不经过极点的直线都会与某条射线垂直。 这些在点(r0, )处的直线与射线 = 垂直,其方程为 r()=r0sec(-) 玫瑰线一条方程为 r() = 2 sin 4的玫瑰线。 极坐标的玫瑰线(polar rose)是数学曲线中非常著名的曲线,看上去像花瓣,它只能用极坐标方程来描述,方程如下: r()=a cos k r()=a sin k OR

6、如果k是整数,当k是奇数时那么曲线将会是k个花瓣,当k是偶数时曲线将是2k个花瓣。如果k为非整数,将产生圆盘(disc)状图形,且花瓣数也为非整数。注意:该方程不可能产生4的倍数加2(如2,6,10)个花瓣。变量a代表玫瑰线花瓣的长度。 阿基米德螺线方程 r() = for 0 0,另一条 0。两条螺线在极点处平滑地连接。把其中一条翻转 90/270得到其镜像,就是另一条螺线。 圆锥曲线椭圆,展示了半正焦弦 圆锥曲线方程如下:r=L/(1-e cos) 其中l表示半正焦弦,e表示离心率。 如果e 1,则表示双曲线。 其中e表示离心率,p表示焦点到准线的距离。 其他曲线由于坐标系统是基于圆环的,

7、所以许多有关曲线的方程,极坐标要比直角坐标系(笛卡尔形式)简单得多。比如lemniscates, en:lima?ons, anden:cardioids。什么是极坐标表示法,它与平常用的直角坐标有什么关系,如何在二者之间转化在 平面内取一个定点O, 叫极点,引一条射线Ox,叫做极轴,再选定一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。对于平面内任何一点M,用表示线段OM的长度,表示从Ox到OM 的角度,叫做点M的极径,叫做点M的极角,有序数对 (,)就叫点M的极坐标,这样建立的坐标系叫做极坐标系。如果是直角坐标化极坐标,就把X=COS Y=SIN带入原函数关系式就可以了,反过来极坐标化直角坐标,就把2=X2+Y2带入就可以了直角坐标点是(x,y)极坐标是(,)表示极径,表示极径与极轴(相当于x的正半轴)夹角x = cosy = sin上传 By微0渺

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