(a), (b) Since the cylindrical coordinate r(x,y,z) of a point (x,y,z) is
the distance, x2+y2, from (x,y,z) to the z-axis, the sets
{(x,y,z)r(x,y,z)=0}{(x,y,z)r(x,y,z)=1}={(x,y,z)x2+y2=0}={(x,y,z)x=y=0}=the z-axis={(x,y,z)x2+y2=1}=the cylinder of radius 1 centred on the z-axis
(c), (d)
Since the cylindrical coordinate θ(x,y,z) of a point (x,y,z) is
the angle between the positive x-axis and the line from (0,0,0)
to (x,y,0), the sets
{(x,y,z)θ(x,y,z)=0}{(x,y,z)θ(x,y,z)=π/4}=the half of the xz-plane with x>0=the half of the plane y=x with x>0
따라서 z=2, r=12+12=2 이고 tanθ=xy=11=1 이다. 모든 정수 k 에 대해 tan(4π+kπ)=1 임을 기억하자. (x,y)=(1,1) 은 제1사분면에 있으므로 0≤θ≤2π 이다. 따라서 θ=4π 이다 (여기에 2π의 정수 배수를 더한 값도 가능하다).
(b) 원기둥좌표는 다음을 만족해야 한다.
−1=x=rcosθ−1=y=rsinθ2=z
따라서 z=2, r=(−1)2+(−1)2=2 이고 tanθ=xy=−1−1=1 이다. 모든 정수 k 에 대해 tan(4π+kπ)=1 임을 기억하자. (x,y)=(−1,−1) 은 제3사분면에 있으므로 π≤θ≤23π 이다. 따라서 θ=45π 이다 (여기에 2π의 정수 배수를 더한 값도 가능하다).
(c) 원기둥좌표는 다음을 만족해야 한다.
−1=x=rcosθ3=y=rsinθ0=z
따라서 z=0, r=(−1)2+(3)2=2 이고
tanθ=xy=−13=−3 이다.
모든 정수 k 에 대해 tan(32π+kπ)=−3 임을 기억하자.
(x,y)=(−1,3) 은 제2사분면에 있으므로
2π≤θ≤π 이다. 따라서 θ=32π 이다 (여기에 2π의 정수 배수를 더한 값도 가능하다).
(d) 원기둥좌표는 다음을 만족해야 한다.
0=x=rcosθ0=y=rsinθ1=z
따라서 z=1, r=02+02=0 이고
θ 는 완전히 임의의 값이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) The cylindrical coordinates must obey
1=x=rcosθ1=y=rsinθ2=z
So z=2, r=12+12=2 and tanθ=xy=11=1. Recall that tan(4π+kπ)=1
for all integers k. As (x,y)=(1,1) lies in the first quadrant,
0≤θ≤2π. So θ=4π (plus possibly
any integer multiple of 2π).
(b) The cylindrical coordinates must obey
−1=x=rcosθ−1=y=rsinθ2=z
So z=2, r=(−1)2+(−1)2=2 and tanθ=xy=−1−1=1. Recall that tan(4π+kπ)=1
for all integers k. As (x,y)=(−1,−1) lies in the third quadrant,
π≤θ≤23π. So θ=45π (plus possibly
any integer multiple of 2π).
(c) The cylindrical coordinates must obey
−1=x=rcosθ3=y=rsinθ0=z
So z=0, r=(−1)2+(3)2=2 and
tanθ=xy=−13=−3.
Recall that tan(32π+kπ)=−3
for all integers k.
As (x,y)=(−1,3) lies in the second quadrant,
2π≤θ≤π. So θ=32π (plus possibly
any integer multiple of 2π).
Since the spherical coordinate φ(x,y,z) of a point (x,y,z) is
the angle between the positive z-axis and the radius vector from
(0,0,0) to (x,y,z), the sets
구면좌표 ρ 는 원점 (0,0,0) 에서 그 점까지의 거리이다.
특히 ρ=0 이면 θ 와 φ 의 값에 관계없이 그 점은 원점이다. ρ=1 이면 그 점은 원점을 중심으로 하는 반지름 1 인 구 위에 있다.
구면좌표 φ 는 양의 z축과 원점에서 (x,y,z) 까지의 선분 사이의 각이다.
특히 φ=0 인 모든 점은 θ 의 값에 관계없이 양의 z축 위에 있다. φ=2π 인 모든 점은 xy평면 위에 있다.
원본 교재 풀이(영어)
The sketch is below. To help build up this sketch, it is useful to
recall the following facts.
The spherical coordinate ρ is the distance of the point from the
origin (0,0,0).
In particular if ρ=0, then the point is the origin (regardless of the values of θ and φ). If ρ=1 then the point lies on the
sphere of radius 1 centred on the origin.
The spherical coordinate φ is the angle between the positive z-axis
and the radial line segment from the origin to (x,y,z).
In particular, all points with φ=0 lie on the positive z–axis
(regardless of the value of θ). All points with φ=2π
lie in the xy-plane.
z2=3x2+3y2⟺ρ2cos2φ=3ρ2sin2φcos2θ+3ρ2sin2φsin2θ=3ρ2sin2φ⟺tan2φ=31⟺tanφ=±31⟺φ=6π or 65π
The surface z2=3x2+3y2 is a cone. The upper half of the cone,
i.e. the part with z≥0, is φ=6π.
The lower half of the cone,
i.e. the part with z≤0, is φ=π−6π=65π.