위키득계정 ↗
과학

극좌표계

극좌표계과학
영문명
Polar coordinate system
좌표의 구성
거리 r과 각 θ
기준점
극 또는 원점
대표 변환식
x = r cos θ, y = r sin θ
극좌표계는 평면의 점을 기준점에서의 거리와 기준 방향으로부터의 각으로 나타내는 좌표계다. 같은 점을 여러 좌표쌍으로 표현할 수 있으며, 각도의 단위와 거리의 허용 범위를 함께 정해야 한다.

거리와 방향으로 위치 정하기

기준점에서 4만큼 떨어지고 기준 방향에서 60도 돌아간 곳처럼 위치를 나타낼 수 있다. 직교 좌표계가 각 축 방향 성분을 사용하는 것과 다른 표현이다. 같은 평면의 점을 서로 다른 방식으로 기술하는 것이다.

같은 점의 여러 표현

각에 한 바퀴를 더해도 같은 방향이 되므로 (r, θ)와 (r, θ+2π)는 같은 점을 나타낼 수 있다. 음의 r을 허용하는 관례에서는 거리 부호와 방향을 함께 바꾸는 표현도 가능하다. 어떤 좌표 범위를 사용하는지 먼저 확인해야 한다.

직교 좌표로 바꾸기

각을 라디안으로 표시할 때 기본 변환은 x=r cos θ와 y=r sin θ다. 반대로 r을 음이 아닌 값으로 정하면 r=√(x²+y²)로 구할 수 있다. 각을 찾을 때는 점이 놓인 사분면까지 고려해야 한다.

원점과 원의 표현

원점에서는 r=0이며 각을 어떻게 적어도 같은 점이 된다. 원점 중심의 반지름 a인 원은 r=a로 간단히 표현된다. 원점에서 각이 하나로 정해지지 않는다는 성질과 좌표가 가리키는 점은 분명하다는 사실을 구분해야 한다.

관련 문서

직교 좌표계 / 좌표계 / 원 / 각 (수학) / 삼각함수 / 평면