The left hand sketch below contains the points, (x1,y1), (x3,y3),
(x5,y5), that are on the axes. The right hand sketch below contains the
points, (x2,y2), (x4,y4), that are not on the axes.
Recall that the polar coordinates r, θ
are related to the cartesian coordinates x, y, by x=rcosθ,
y=rsinθ. So r=x2+y2 and tanθ=xy
(assuming that x=0 and r>0) and
(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)(x5,y5)=(3,0)=(1,1)=(0,1)=(−1,1)=(−2,0)⟹⟹⟹⟹⟹r1=3,tanθ1=0r2=2,tanθ2=1r3=1,cosθ3=0r4=2,tanθ4=−1r5=2,tanθ5=0⟹θ1⟹θ2⟹θ3⟹θ4⟹θ5=0 as (x1,y1) is on the positive x-axis=4π as (x2,y2) is in the first octant=2π as (x3,y3) is on the positive y-axis=43π as (x4,y4) is in the third octant=π as (x5,y5) is on the negative x-axis
아래 왼쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 오른쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=0, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=0, r<0 인 모든 점의 집합이다.
(b)
(1,1) 에서 원점까지의 거리는 2 이다.
따라서 r=2 또는 r=−2 이다.
아래 왼쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=4π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=4π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 오른쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=45π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=45π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
(c)
(−1,−1) 에서 원점까지의 거리는 2 이다.
따라서 r=2 또는 r=−2 이다.
아래 왼쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=45π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=45π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 오른쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=4π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=4π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 왼쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 오른쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=0, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=0, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 왼쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=23π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=23π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
아래 오른쪽 그림에서 파란색 반직선은 극좌표가 θ=2π, r>0 인 모든 점의 집합이고, 주황색 반직선은 극좌표가 θ=2π, r<0 인 모든 점의 집합이다.
원본 교재 풀이(영어)
In this solution, we'll supress the subscripts. That is, we'll write r in place of ri and θ in place of θi.
Note that the distance from the point (rcosθ,rsinθ)
to the origin is
r2cos2θ+r2sin2θ=r2=∣r∣
Thus r can be either the distance to the origin or minus the distance to the
origin.
(a)
The distance from (−2,0) to the origin is 2. So either r=2 or r=−2.
(−2,0)=(−2cosθ,−2sinθ)⟺sinθ=0,cosθ=1⟺θ=nπ,n integer ,cosθ=1⟺θ=nπ,n even integer
In particular, (r=−2,θ=0) has r<0
and 0≤θ<2π.
In the figure on the left below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=π, r>0 and the orange half-line is the set
of all points with polar coordinates θ=π, r<0.
In the figure on the right below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=0, r>0 and the orange half-line is the set
of all points with polar coordinates θ=0, r<0.
(b)
The distance from (1,1) to the origin is 2.
So either r=2 or r=−2.
In the figure on the left below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=4π, r>0 and the orange half-line
is the set of all points with polar coordinates θ=4π, r<0.
In the figure on the right below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=45π, r>0 and the orange
half-line is the set of all points with polar coordinates
θ=45π, r<0.
(c)
The distance from (−1,−1) to the origin is 2.
So either r=2 or r=−2.
In the figure on the left below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=45π, r>0 and the orange half-line
is the set of all points with polar coordinates
θ=45π, r<0.
In the figure on the right below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=4π, r>0 and the orange
half-line is the set of all points with polar coordinates
θ=4π, r<0.
(d)
The distance from (3,0) to the origin is 3.
So either r=3 or r=−3.
In the figure on the left below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=π, r>0 and the orange half-line is the set
of all points with polar coordinates θ=π, r<0.
In the figure on the right below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=0, r>0 and the orange half-line is the set
of all points with polar coordinates θ=0, r<0.
(e)
The distance from (0,1) to the origin is 1.
So either r=1 or r=−1.
In the figure on the left below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=23π, r>0 and the orange half-line is the set
of all points with polar coordinates θ=23π, r<0.
In the figure on the right below, the blue half-line is the set of all points
with polar coordinates θ=2π, r>0 and the orange half-line is the set
of all points with polar coordinates θ=2π, r<0.
(a) 각 각 θ 에 대해 벡터 e^r(θ) 와 e^θ(θ) 의 길이, 그리고 두 벡터 e^r(θ) 와 e^θ(θ) 가 이루는 각을 구하세요. e^r(θ)×e^θ(θ) 의 값을 구하세요 (e^r(θ) 와 e^θ(θ) 를 k^ 성분이 0인 3차원 벡터로 보세요).
(b) 1≤i≤5 인 각 i 에 대해, xy 평면에 점 (xi,yi)=(ricosθi,risinθi) 와 벡터 e^r(θi), e^θ(θi) 를 그리세요. 벡터를 그릴 때 벡터 e^r(θi) 와 e^θ(θi) 의 시점을 (xi,yi) 에 놓으세요.
(a) Determine, for each angle θ, the lengths of the vectors
e^r(θ) and e^θ(θ) and the angle between
the vectors e^r(θ) and e^θ(θ). Compute
e^r(θ)×e^θ(θ) (viewing e^r(θ) and e^θ(θ) as vectors in three dimensions with zero k^
components).
(b) For each 1≤i≤5, sketch, in the xy-plane, the point
(xi,yi)=(ricosθi,risinθi)
and the vectors e^r(θi) and e^θ(θi). In your
sketch of the vectors, place the tails of the vectors
e^r(θi) and e^θ(θi) at (xi,yi).
(b) Note that for θ determined by x=rcosθ, y=rsinθ,
the vector e^r(θ) is a unit vector in the same direction as the
vector from (0,0) to (x,y) and
the vector e^θ(θ) is a unit vector that is perpendicular
to e^r(θ).
The y-component of e^θ(θ) has the same sign
as the x-component of e^r(θ).
The x-component of e^θ(θ) has opposite sign to that of the y-component of e^r(θ).
Here is a sketch of (xi,yi), e^r(θi),
e^θ(θi) for i=1,3,5 (the points on the axes)
and here is a sketch (to a different scale) of (xi,yi), e^r(θi),
e^θ(θi) for i=2,4 (the points off the axes).
⟨a,b⟩ 를 벡터라 하자. r 를 ⟨a,b⟩ 의 길이, θ 를 ⟨a,b⟩ 와 x축 사이의 각이라 하자.
(a) a 와 b 를 r 과 θ 로 나타내세요.
(b) ⟨A,B⟩ 를 ⟨a,b⟩ 를 시점을 중심으로 각 φ 만큼 회전하여 얻은 벡터라 하자. A 와 B 를 a, b, φ 로 나타내세요.
영어 원문 보기
Let ⟨a,b⟩ be a vector. Let r be the length of ⟨a,b⟩
and θ be the angle between ⟨a,b⟩ and the x-axis.
(a) Express a and b in terms of r and θ.
(b) Let ⟨A,B⟩ be the vector gotten by rotating ⟨a,b⟩
by an angle φ about its tail. Express A and B in terms of a,
b and φ.
정답·풀이 보기
다음은 ⟨a,b⟩ 와 ⟨A,B⟩ 의 개략도이다.
(a) 그림에서
ab=rcosθ=rsinθ
(b) 벡터 ⟨A,B⟩ 의 길이는 이번에도 r 이고 ⟨A,B⟩ 와 x축 사이의 각은 θ+φ 이다. 따라서