Билет 3. Полярной системой координат называют точку O (полюс) и луч Ox (полярная ось), выходящий из этой точки с масштабной единицей.

Полярная система координат

Полярной системой координат называют точку O (полюс) и луч Ox (полярная ось), выходящий из этой точки с масштабной единицей.

Полярными координатами точки M называют пару чисел r и j, где r - расстояние от M до полюса, j - угол между радиус-векторами OM и Ox, отсчитываемый от полярной оси против часовой стрелки (, ).

Связь между декартовыми и полярными координатами: , .

Цилиндрической системой координат называют трёхмерную систему координат, являющуюся расширением полярной системы координат путём добавления третьей координаты (обычно обозначаемой ), которая задаёт высоту точки над плоскостью.

Точка даётся как . В терминах прямоугольной системы координат:

• — расстояние от до , ортогональной проекции точки на плоскость . Или то же самое, что расстояние от до оси .
• — угол между осью и отрезком .
• равна аппликате точки .

При использовании в физических науках и технике международный стандарт ISO 31-11 рекомендует использовать обозначения .

Некоторые математики используют .

Цилиндрические координаты удобны при анализе поверхностей, симметричных относительно какой-либо оси, если ось взять в качестве оси симметрии. Например, бесконечно длинный круглый цилиндр в прямоугольных координатах имеет уравнение , а в цилиндрических — очень простое уравнение . Отсюда и идёт для данной системы координат имя «цилиндрическая».

Сферическими координатами называют систему координат для отображения геометрических свойств фигуры в трёх измерениях посредством задания трёх координат , где — расстояние до начала координат, а и — зенитный и азимутальный угол соответственно.

Понятия зенит и азимут широко используются в астрономии. Вообще зенит — это направление вертикального подъёма над произвольно выбранной точкой (точкой наблюдения), принадлежащей так называемой фундаментальной плоскости. В качестве фундаментальной плоскости в астрономии может быть выбрана плоскость, в которой лежит экватор, или плоскость, в которой лежит горизонт, или плоскость эклиптики и т. д., что порождает разные системы небесных координат. Азимут — угол между произвольно выбранным лучом фундаментальной плоскости с началом в точке наблюдения и другим лучом этой плоскости, имеющим общее начало с первым.

Применительно к нашему рисунку сферической системы координат, фундаментальная плоскость — это плоскость xy. Зенит — некая удалённая точка, лежащая на оси Z и видимая из начала координат. Азимут отсчитывается от оси X до проекции радиус-вектора r на плоскость xy. Это объясняет названия углов, как и то, что сферическая система координат может служить обобщением (пусть хотя бы и приближённым) множества видов систем небесных координат.

Определения Три координаты определены как:

• — расстояние от начала координат до заданной точки .
• — угол между осью и отрезком, соединяющим начало координат и точку .
• — угол между осью и проекцией отрезка, соединяющего начало координат с точкой , на плоскость (в Америке углы и меняются ролями^{[ источник не указан 292 дня ]}).

Угол называется зенитным, или полярным, или нормальным, а также он может быть назван английским словом colatitude, а угол — азимутальным. Углы и не имеют значения при , а не имеет значения при (то есть при или ).

Зависимо или независимо от стандарта (ISO 31-11), существует и такое соглашение или конвенция (англ. convention), когда вместо зенитного угла , используется угол между проекцией радиус-вектора точки r на плоскость xy и самим радиус-вектором r, равный — . Он называется углом подъёма и может быть обозначен той же буквой . В этом случае он будет изменяться в пределах .

Тогда углы и не имеют значения при , так же как и в первом случае, а не имеет значения при , (уже при или ).