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+## 极坐标与极坐标系
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+(为人教版高中数学选修 4-4 内容)
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+> 某同学:学平面直角坐标系都学烦了,有没有其他坐标系?
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+我们考虑实际情况,比如航海,我们说「 $B$ 在 $A$ 的北偏东 $30^\circ$ 方向上,距离为 $100$ 米」,而不是「以 $A$ 为原点建立平面直角坐标系, $B(50,50\sqrt 3)$ 」。
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+这样,我们在平面上选一定点 $O$ ,称为 **极点** ,自极点引出一条射线 $Ox$ ,称为 **极轴** ,再选择一个单位长度(在数学问题中通常为 $1$ ),一个角度单位(通常为弧度)及其正方向(通常为逆时针方向),这样就建立了 **极坐标系** 。
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+在极坐标系下,我们怎么描述位置呢?
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+设 $A$ 为平面上一点,极点 $O$ 与 $A$ 之间的距离 $|OA|$ 即为 **极径** ,记为 $\rho$ ;以极轴为始边, $OA$ 为终边的角 $\angle xOA$ 为 **极角** ,记为 $\theta$ ,那么有序数对 $(\rho,\theta)$ 即为 $A$ 的 **极坐标** 。
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+由终边相同的角的定义可知, $(\rho,\theta)$ 与 $(\rho,\theta+2k\pi)\ (k\in \mathbb{Z})$ 其实表示的是一样的点,特别地,极点的极坐标为 $(0,\theta)\ (\theta\in \mathbb{R})$ ,于是平面内的点的极坐标表示有无数多种。
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+如果规定 $\rho>0,0\le \theta<2\pi$ ,那么除极点外,其他平面内的点可以用唯一有序数对 $(\rho,\theta)$ 表示,而极坐标 $(\rho,\theta)$ 表示的点是唯一确定的。
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+当然,有时候研究极坐标系下的图形有些不方便,我们想要转到直角坐标系下研究,那么我们有互化公式。
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+点 $A(\rho,\theta)$ 的直角坐标 $(x,y)$ 可以如下表示:
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+$$
+\begin{cases}
+x=\rho \cos \theta\\
+y=\rho \sin \theta
+\end{cases}
+$$
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+进而可知:
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+$$
+\rho ^2=x^2+y^2\\
+\tan \theta=\frac{y}{x}\ \ \ \ (x\not =0)
+$$
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+于是,极角 $\theta=\arctan \frac{y}{x}$ ,这样就可以求出极角了。
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+在编程中,若要求反正切函数,尽量使用 `atan2(y, x)` ,这个函数用途比 `atan(x)` 广泛。
-本文主要介绍了在 OI 中可能用到的重要高中数学知识。
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-如果您是高中 OIer,强烈建议您回班级听课,相比于自学,老师讲课可以使您理解得更透彻。
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-下面按照从必修到选修的顺序介绍。所有内容均基于人教版高中数学 A 版教科书。
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## 向量
(为人教版高中数学必修四内容)
与角 $\alpha$ 终边位置相同的角的集合很容易得出,为 $\{\theta\mid \theta=\alpha+2k\pi,k\in \mathbb{Z}\}$ 。
可以理解为:给这个角的边不停加转一圈,终边位置不变。
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-### 极坐标与极坐标系
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-(为人教版高中数学选修 4-4 内容)
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-> 某同学:学平面直角坐标系都学烦了,有没有其他坐标系?
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-我们考虑实际情况,比如航海,我们说「 $B$ 在 $A$ 的北偏东 $30^\circ$ 方向上,距离为 $100$ 米」,而不是「以 $A$ 为原点建立平面直角坐标系, $B(50,50\sqrt 3)$ 」。
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-这样,我们在平面上选一定点 $O$ ,称为 **极点** ,自极点引出一条射线 $Ox$ ,称为 **极轴** ,再选择一个单位长度(在数学问题中通常为 $1$ ),一个角度单位(通常为弧度)及其正方向(通常为逆时针方向),这样就建立了 **极坐标系** 。
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-在极坐标系下,我们怎么描述位置呢?
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-设 $A$ 为平面上一点,极点 $O$ 与 $A$ 之间的距离 $|OA|$ 即为 **极径** ,记为 $\rho$ ;以极轴为始边, $OA$ 为终边的角 $\angle xOA$ 为 **极角** ,记为 $\theta$ ,那么有序数对 $(\rho,\theta)$ 即为 $A$ 的 **极坐标** 。
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-由终边相同的角的定义可知, $(\rho,\theta)$ 与 $(\rho,\theta+2k\pi)\ (k\in \mathbb{Z})$ 其实表示的是一样的点,特别地,极点的极坐标为 $(0,\theta)\ (\theta\in \mathbb{R})$ ,于是平面内的点的极坐标表示有无数多种。
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-如果规定 $\rho>0,0\le \theta<2\pi$ ,那么除极点外,其他平面内的点可以用唯一有序数对 $(\rho,\theta)$ 表示,而极坐标 $(\rho,\theta)$ 表示的点是唯一确定的。
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-当然,有时候研究极坐标系下的图形有些不方便,我们想要转到直角坐标系下研究,那么我们有互化公式。
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-点 $A(\rho,\theta)$ 的直角坐标 $(x,y)$ 可以如下表示:
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-$$
-\begin{cases}
-x=\rho \cos \theta\\
-y=\rho \sin \theta
-\end{cases}
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-进而可知:
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-$$
-\rho ^2=x^2+y^2\\
-\tan \theta=\frac{y}{x}\ \ \ \ (x\not =0)
-$$
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-于是,极角 $\theta=\arctan \frac{y}{x}$ ,这样就可以求出极角了。
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-在编程中,若要求反正切函数,尽量使用 `atan2(y, x)` ,这个函数用途比 `atan(x)` 广泛。
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- 数学:
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- - 同余方程相关:
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- - 线性代数:
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