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。
と 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 と 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、 と 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
に を足しても同じ点を指すので、 と 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 を 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
の と 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。
曲線を と で書く
と 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 か 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
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。












cos65π=−23、sin65π=21 です。4 をかけて x=−23、y=2 になります。cos と sin をとり違えると 3 番目の形になる。