Współrzędne sferyczne

Współrzędne sferyczne są alternatywnym względem współrzędnych kartezjańskich sposobem opisu położenia punktów w przestrzeni trójwymiarowej. W systemie tym położenie każdego punktu opisuje się za pomocą długości promienia (opisującego jego odległość od początku układu) oraz dwóch kątów.

Chcemy opisać położenie punktu \(P\) w przestrzeni trójwymiarowej. Początek układu współrzędnych oznaczamy tradycyjnie \(O\). W odniesieniu do tego punktu definiujemy trzy pozostałe współrzędne:

- promień \(r\) (promień wodzący) - opisujący odległość punktu \(P\) od punktu \(O\),

- kąt \( \phi \) (czyt. fi) - kąt pomiędzy rzutem punktu \(P\) na płaszczyznę wyznaczoną przez osie \(x\) i \(y\), a osią \(x\), a zatem kąt pomiędzy rzutem prostokątnym wektora \(OP\) na płaszczyznę \(OXY\) a osią \(OX\), \( \phi \in [0,2\pi)\)

- kąt \(\theta\) (czyt. theta) - kąt między wektorem \(OP\) a osią \(OZ\) w trójwymiarowym układzie współrzędnych, \( \theta \in [0,2\pi)\).

Współrzędne sferyczne

 

Przejście z układu kartezjańskiego do układu biegunowego

Aby znaleźć współrzędne punktu \(P(x,y,z)\) w układzie biegunowym wznaczamy:

\(r= \sqrt{x^2+y^2+z^2} \).

\(\theta=arctg( \frac{z}{r} )\).

\( \phi = \arccos\frac{x}{ \sqrt{x^2+y^2} } \) lub równoważnie \( \phi = \arcsin\frac{y}{ \sqrt{x^2+y^2} } \).


 

Przejście z układu biegunowego do układu kartezjańskiego

Dla trzech współrzędnych \(x\), \(y\), \(z\) układu kartezjańskiego możemy określić transformację w następujący sposób:

\(x=r\sin(\theta)\cos( \phi )\).

\(y=r\sin(\theta)\sin( \phi )\).

\(z=\cos( \phi )\).

Polecamy również:

Komentarze (1)
Wynik działania 2 + 3 =
Bigflip
2024-02-09 15:20:31
jest błąd, na oko theta to nie arctg(z/r), tylko arcsin(z/r)
Ostatnio komentowane
• 2025-03-08 02:40:40
cycki lubie
• 2025-03-05 14:35:07
bardzo to działanie łatwe
• 2025-03-03 13:00:02
Jest nad czym myśleć. PEŁEN POZYTYW.
• 2025-03-02 12:32:53
pozdro mika
• 2025-02-24 20:08:01