小学理科720199 views
中学理科1631220 views
高校物理160543 views
りんご211690 views
高校国語788606 views
中学英語812035 views
教育149564 views
数学講師2890703 views
小学算数1201030 views
雑学1473717 views
Help
Tools
NewsSpreadsheetCalendarBookkeepingMarkdown TablesLanguage Model NewsLinux CommandsSlidesTier ListPen ToolIllustrationCrayonWatercolorPixel ArtASCII ArtPerspectiveEndless StairsGraphMind MapER DiagramFamily TreeMemeCurved TextImage EditorMosaicRetro FilterPencil SketchSwirl EffectLine ArtOCR/HighlighterMakeup EditorFaviconVideo TrimmerScrolling VideoVideo TitleColor PickerColor ExtractorBonfireFireworksCherry BlossomWater RippleWater SplashBreaking GlassGlass TextureFabric TextureWood GrainMarble TextureBrick Wall TextureMetal TextureWashi Paper TextureCardboard TextureCSS ButtonIcon MakerBar ChartGrouped Bar ChartStacked Bar ChartPie ChartLine ChartArea ChartStacked Area ChartScatter Plot3D Bar Chart3D Pie ChartBar Chart RaceBubble ChartPopulation PyramidPictogramEarningsCandlestick ChartInvestment RiskMortgage SimulatorCalculatorMatrix CalculatorFunction GraphPolynomial ExpansionVenn DiagramField VisualizerRubik's Cube Group TheoryTraveling SalesmanVoronoi and DelaunayFractalUniversity Entrance Exam MathColumn ArithmeticDraw Math FiguresArithmetic AnimationArithmetic Word ProblemsCounting with Tree DiagramsCube NetsRolling DiceCross SectionsMotion PathMechanicsWavesUniversity Entrance Exam Physics解析力学Quantum MechanicsStatistical MechanicsRelativityCelestial MechanicsAstrophysicsCosmologyElectromagnetic WavesCapacitorsLight and LensesThermodynamicsHow Semiconductors WorkMolecular StructuresAtomic OrbitalsElectrochemical CellsChemical EquilibriumCrystal LatticesBuffer pHOrganic Reaction MapPeriodic TableComplex IonsDNA Double HelixCell DivisionMembrane ChannelsNerve ImpulseMuscle ContractionHormones and HomeostasisRock ClassificationWeatherConstellationsSolar and Lunar Eclipses3D ModelingFloor PlanSeismic StructuresIntersection TurnMaglevCooking AnimationOrigamiLive Viewer CountGeoJSON MapRailway MapPopulation MapCrime MapLand Price MapSchool MapShrine and Castle MapHouse of Representatives MapWord MapSolitaireReversiHakoiri MusumeChessHamburgerRippleSlide Puzzle MakerNeon PinballNovel MakerJapanese Typing PracticePiano Score EditorMusic TheoryShogi StrategyPiano Rhythm Game

English

距離と角で点の場所を言う極座標|高校数学の平面上の曲線

原点からの距離と角の 2 つで点の場所を言い表す書き方を、極座標といいます。

原点を極、そこから右へ伸ばした半直線を始線と呼びます。距離を 、始線から測った角を として、点を と書く。

で「右へいくつ、上へいくつ」と言う代わりに、「どちらの向きへ、どれだけ離れているか」で言う書き方です。

極座標から直交座標へ

直角三角形の辺の比が、そのまま式になる。

なら、。直交座標では です。

直交座標から極座標へ

距離は三平方の定理、角は の値から決める。

だけでは向かい合う 2 つの象限が残るため、 の符号を両方見る。

なら で、 です。

書き方は 1 つに決まらない

を足しても同じ点を指すので、 は同じ場所。ふつうは に区切ります。

極そのもの、つまり の点では角が決まりません。どの向きにも だけ進めば原点に着くためです。

を負まで許す流儀もあり、そのときは と同じ点とみなす。教科書では をとることが多いです。

複素数の極形式と同じもの

は、そのまま点 の極座標です。

実部が 、虚部が 。複素数の絶対値が 、偏角が にあたる。

かけ算で角が足されるという話は、極座標でいえば「回す」操作。書き方が違うだけで、指しているものは同じです。

極座標が である点の直交座標はどれですか。

__RESULT__

です。 をかけて になります。 をとり違えると 3 番目の形になる。

曲線を で書く

の関係式で曲線を表したものを極方程式といいます。

は、原点からの距離が の点をすべて集めた形。角に条件がないため、中心が極で半径 の円になる。

は、向きだけが決まっていて距離が自由。極から の向きへ伸びる半直線です。

例:

このままでは形が読めないので、直交座標へ移します。両辺に をかける。

を入れます。

について平方完成する。

中心が 、半径 の円でした。極を通る円が、 という短い式に収まる。

のとき で点 のとき で極。どちらも円の上にあります。

例:直線を極方程式にする

直交座標の は、 を入れるだけ。

なら で、 のとき 。角が に決まり、距離は自由という形になります。

円や直線のように原点との関わりが強い図形は、極方程式のほうが短く書ける。

極方程式 が表す図形はどれですか。

  • 中心が原点で半径 の円
  • 中心が で半径 の円
  • 傾き の直線
__RESULT__

両辺に をかけると で、 です。平方完成して になります。 のときは横向き、 のときは縦向きに中心が寄る。

同じ 1 点を、右と上の進みで言うか、向きと距離で言うか。円のように原点を中心に据えた形では、極座標のほうが式が短くなります。

原点を極、右へ伸ばした半直線を始線として、点を $(r, \theta)$ と書くのが極座標です。直交座標へは $x = r\cos\theta$、$y = r\sin\theta$ で移り、戻るときは $r = \sqrt{x^2+y^2}$ と $\cos\theta = \dfrac{x}{r}$、$\sin\theta = \dfrac{y}{r}$。$\theta$ に $2\pi$ を足せる自由があり、極では角が決まりません。複素数の極形式 $r(\cos\theta + i\sin\theta)$ の $r$ と $\theta$ が、そのまま極座標にあたる。$r = 2\cos\theta$ を両辺 $r$ 倍して円に直すところまで。