
極坐标(Polar Coordinates)是二維坐标系的一種特殊形式,通過半徑和角度兩個參數描述平面内點的位置。其數學定義為:平面上任一點$P$的位置由極徑$r$(到原點的距離)和極角$theta$(與極軸的正向夾角)共同确定,坐标系轉換公式可表示為: $$ x = r costheta y = r sintheta $$ 其中,極軸通常對應笛卡爾坐标系中的x軸正方向。
核心組成要素
應用領域
極坐标在工程學、天文學和電磁學中廣泛應用。例如:
漢英術語對照
中文“極坐标”對應的英文術語為Polar Coordinates(發音:/ˈpoʊlər koʊˈɔrdɪnɪts/),其中“極”對應“Pole”,指坐标系的原點;“坐标”對應“Coordinates”,強調位置參數的組合性。該定義在《數學分析基礎》等權威教材中被系統闡述。
極坐标是一種二維坐标系系統,用于描述平面内點的位置。與常見的直角坐标系(笛卡爾坐标系)不同,它通過距離原點(極點)的長度和與參考方向(極軸,通常為x軸正方向)的夾角來定位點。以下是詳細解釋:
一個點的極坐标表示為 ( (r, θ) ),例如 ( (3, pi/4) ) 表示距離原點3個單位、與極軸夾角45度的位置。
極坐标與直角坐标可通過以下公式相互轉換:
特點 | 極坐标 | 直角坐标 |
---|---|---|
適用性 | 圓形、旋轉對稱問題 | 直線、矩形區域問題 |
複雜度 | 角度需處理周期性(如θ±2π) | 坐标唯一,無周期性 |
直觀性 | 適合徑向或角向變化明顯的場景 | 適合正交方向變化明顯的場景 |
通過極坐标,許多複雜問題(如波動傳播、電磁場分布)的數學表達會顯著簡化。
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