§2. Координаты точки на плоскости
Математика
Математика
§2. Координаты точки на плоскости
6. Другие системы координат.
Разберем еще два примера. Уравнение
изображает некоторую спираль.
В самом деле, при
имеем
(полюс), а с ростом
величина
тоже растет, так что точка, поворачиваясь вокруг полюса (против часовой стрелки), в то же время удаляется от него. Другую спираль изображает уравнение
.
Здесь при
, близком к
, величина
велика, а при возрастании
величина
убывает и мала при больших
. Поэтому спираль при неограниченном возрастании
«навертывается» на точку
.
Уравнения кривых в полярной системе вам пока труднее понять главным образом потому, что вы не изучали тригонометрии. Если же вы с ней немного знакомы, попробуйте понять, какие множества задают такие соотношения:
Полярная система координат в некоторых случаях удобнее декартовой. Вот как, например, выглядит для полярных координат уравнение кардиоиды:
Если вы знаете немного тригонометрию, то по этому уравнению вы гораздо легче представите себе кривую, чем по ее уравнению в декартовых координатах.
Те красивые цветы, которые изображены под кардиоидой, задаются простыми уравнениями:
Мы ничего не говорили о взаимной однозначности соответствия между точками плоскости и полярными координатами. Это объясняется тем, что такой взаимной однозначности просто нет. В самом деле, если вы прибавите к углу
любое целое кратное
(т. е. целое кратное
), то направление луча, очевидно, не изменится. Иными словами, точки с полярными координатами
и
где
и
— любое целое число, совпадают.
Мы хотим привести еще один пример, где тоже нет однозначности соответствия.
Во вступлении мы говорили о том, что можно определять координаты на линиях, и в §1 рассмотрели координаты на самой простой линии — прямой. Сейчас мы покажем, как можно придумать координаты еще для одной линии — окружности. Для этого, как и в §1, выберем на окружности некоторую точку — начало координат.
Положительным направлением движения по окружности будем считать, как обычно, вращение против часовой стрелки. Единицу масштаба на окружности тоже можно выбрать естественным образом: выберем за единицу радиус этой окружности. Тогда координатой точки
на окружности будет длина дуги
, взятая со знаком плюс, если вращение от
к
идет в положительном направлении, и со знаком минус — в противном случае.
Сразу же бросается в глаза важное отличие этих координат от координат точек на прямой: здесь нет взаимной однозначности соответствия между числами (координатами) и точками. Ясно, что каждому числу соответствует одна определенная точка окружности. Однако пусть задано число
; чтобы найти соответствующую ему точку на окружности (т. е. точку с координатой
), нужно отложить по окружности дугу длиной в
радиусов в положительном направлении, если число
положительное, на отрицательном направлении, если
отрицательное. При этом, например, точка с координатой
совпадет с началом координат. Таким образом, в другую сторону соответствие не является однозначным, т.е. одной и той же точке соответствует несколько разных чисел. Легко видеть, что каждой точке окружности соответствует бесконечное множество чисел.





