Poolcoördinaten

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Poolco

Er wordt gevraagd de vergelijking in poolcoördinaten op te stellen van de impliciete vergelijking
\((x-1)^2+(y-1)^2=2\)
, dus een vergelijking van de vorm
\(r=f(\theta)\)
.

Ik werk gewoon de vergelijking uit, en schrijf dus
\((x-1)^2+(y-1)^2=2\)
is gelijk aan
\(x^2 -2x +1 +y^2 -2y +1 = 2\)
is gelijk aan
\(x^2 -2x +y^2 -2y = 0\)
is, bij omzetting naar poolcoördinaten, gelijk aan
\(r^2 -2r \cos (\theta) -2r\sin (\theta) = 0\)
is gelijk aan
\(r -2 \cos (\theta) -2\sin (\theta) = 0\)
of
\(r = 2 \left( \cos (\theta) +\sin (\theta) \right)\)
tot daar geen problemen. Maar mijn boek zegt dat
\(\frac{-\pi}{4} \leq \theta \leq \frac{3\pi}{4} \)
terwijl ik niet zie waarom dit niet
\(0 \leq \theta \leq 2\pi \)
mag zijn.

Alvast bedankt!

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: Poolco

tot daar geen problemen. Maar mijn boek zegt dat
\(\frac{-\pi}{4} \leq \theta \leq \frac{3\pi}{4} \)
terwijl ik niet zie waarom dit niet
\(0 \leq \theta \leq 2\pi \)
mag zijn.


Zolang je in totaal maar 2PI radialen doorloopt is het goed :eusa_whistle:

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Poolco

Zolang je in totaal maar 2PI radialen doorloopt is het goed :eusa_whistle:
Dus mijn oplossing is goed? Dan vind ik het wat vreemd dat het antwoorden boek precies
\(\frac{-\pi}{4} \leq \theta \leq \frac{3\pi}{4} \)
specificeert.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: Poolco

HosteDenis schreef:Dus mijn oplossing is goed? Dan vind ik het wat vreemd dat het antwoorden boek precies
\(\frac{-\pi}{4} \leq \theta \leq \frac{3\pi}{4} \)
specificeert.

Denis
Jouw oplossing geeft in principe dezelfde cirkel (teken maar eens in een wiskundeprogramma). Wat jouw boek doet is het volgende:

Als je de cirkel (in cartesische vorm) zou tekenen zie je dat hij door de oorsprong gaat.

In de uitdrukking in poolcoördinaten wordt dan r = 0 gesteld om een beginhoek te zoeken en als je die vergelijking oplost naar t krijg je:
\(t=-\frac{\pi}{4} \vee t = \frac{3\pi}{4}\)
en je weet dan ook wel dat je in totaal 2PI verder moet gaan om de volledige cirkel te krijgen.

Het is een detail waar ik zelf niet op zou letten, maar ik weet niet hoe echte wiskundigen hierover denken.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Poolco

en je weet dan ook wel dat je in totaal 2PI verder moet gaan om de volledige cirkel te krijgen.
Nee hoor... Het opgegeven interval heeft ook maar lengte pi.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: Poolco

Nee hoor... Het opgegeven interval heeft ook maar lengte pi.


Je hebt gelijk, foutje :eusa_whistle: 't is een beetje een automatisme om altijd voor 2pi te gaan.

Gebruikersavatar
Berichten: 2

Re: Poolco

Je hebt gelijk, foutje :eusa_whistle: 't is een beetje een automatisme om altijd voor 2pi te gaan.
Moet het laatste stukje niet zijn:

r² = enz...

r = √(....)

en dat het domein voorkomt dat er onder de wortel een negatieve waarde staat?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Poolco

De andere termen hadden ook een factor r, die werd weggedeeld.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Poolco

Nee hoor... Het opgegeven interval heeft ook maar lengte pi.


Dus het klopt toch niet wat ik zei?
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: Poolco

Dus het klopt toch niet wat ik zei?


Jij gaat net als ik de cirkel 2x rond. Uit de oplossing van de goniometrische vergelijking die je krijgt als je r=0 stelt krijg je alle waardes van t waarvoor r = 0 geldt. Als je zo 2 opeenvolgende kiest ga je de hele cirkel 1 keer rond. (Ik heb de vergelijking snel even met de pc opgelost en dat gaf mij een aantal waarden, waaronder de 2 die als grenzen gegeven zijn in de oplossing van je boek. Je weet dat goniometrische functies periodiek zijn en dat je bij je oplossing van zo'n vergelijking altijd nog een veelvoud van pi of 2pi moet bijtellen.) Misschien dat er een andere manier is, maar ik zie het zo.

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Poolco

Jij gaat net als ik de cirkel 2x rond. Uit de oplossing van de goniometrische vergelijking die je krijgt als je r=0 stelt krijg je alle waardes van t waarvoor r = 0 geldt. Als je zo 2 opeenvolgende kiest ga je de hele cirkel 1 keer rond. (Ik heb de vergelijking snel even met de pc opgelost en dat gaf mij een aantal waarden, waaronder de 2 die als grenzen gegeven zijn in de oplossing van je boek. Je weet dat goniometrische functies periodiek zijn en dat je bij je oplossing van zo'n vergelijking altijd nog een veelvoud van pi of 2pi moet bijtellen.) Misschien dat er een andere manier is, maar ik zie het zo.
Inderdaad, dat snap ik. Dus het interval heeft lengte
\(\pi\)
als je slechts één keer rondgaat. Maar
\(0 \leq \theta \leq \pi \)
is dus ook juist?

Ander voorbeeld:
\(x^2 - 2x + y^2 = 0\)
wordt
\(r^2 - 2r \cos (\theta) = 0\)
en is gelijk aan
\(r = 2 \cos (\theta) \)
met
\(0 \leq \theta \leq \pi\)
.

In de oplossing in mijn boek gaat theta van -90° tot 90°, maar mijn oplossing is dus niet minder correct? En ook
\(0 \leq \theta \leq 2\pi\)
is niet incorrect, maar in dit geval doorloop je de cirkel tweemaal en is dus een overbodig groot interval.

Toch mag ik er niet vanuit gaan dat het interval bij omzetting naar poolcoördinaten altijd lengte
\(\pi\)
heeft, of wel? Volgens mij niet, neem maar eens de eenheidscirkel, die heeft een interval
\(0 \leq \theta \leq 2\pi\)
.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: Poolco

In dit voorbeeld is het nog beter te zien hoe ze hun grenzen bepalen.

Deze cirkel gaat ook door de oorsprong. r = 2cos(t) wordt 0 voor t=-90° en t=+90°, dus je doorloopt de hele cirkel als je de hoek van de ene naar de andere waarde laat lopen.

Volgens mij geldt die 2pi alleen voor parametervergelijkingen. Een cirkel in de oorsprong heeft als voorschrift in poolcoördinaten gewoon r=constante.

Je interval anders nemen is volgens mij niet fout, zolang je maar de hele cirkel doorloopt, maar zoals gezegd: ik weet niet wat een echte wiskundige hiervan zegt.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Poolco

Definieert je boek misschien r :eusa_whistle: 0? Dan zijn de opgegeven oplossingen logisch (ga na waarom).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 689

Re: Poolco

Definieert je boek misschien r :eusa_whistle: 0? Dan zijn de opgegeven oplossingen logisch (ga na waarom).
r is in mijn boek gedefinieerd als zijnde de afstand van een punt
\(\vec{p}\)
tot de oorsprong
\(\vec{0}\)
. Dat is dus gelijk aan de vierkantswortel van de som van twee kwadraten, en dus altijd positief. En daarmee snap ik ook waarom theta de bijbehorende waarde aanneemt.

Namelijk, oplossing van de tweede oefening:
\(r = 2 \cos (\theta) \)


en dus, willen we
\(\theta\)
bepalen:
\(2 \cos (\theta) \geq 0 \)


of
\(\cos (\theta) \geq 0 \)
dus
\( \frac{- \pi}{2} \leq \theta \leq \frac{\pi}{2} \)
.

Voor de eerste oefening geldt dan:
\(r = 2 \left( \cos (\theta) +\sin (\theta) \right)\)
en dus, willen we
\(\theta\)
bepalen:
\( \cos (\theta) + \sin (\theta) \geq 0 \)
dus
\( \tan (\theta) \geq -1 \)
en dus
\( \frac{- \pi}{4} \leq \theta \leq \frac{3\pi}{4} \)
.

Dat is dus duidelijk.

Wel vraag ik me af hoe jullie functies in poolcoördinaten voor de geest halen.

Als ik bvb. de functie
\(r = 3 \cos (\theta)\)
heb, dan kan ik daar niet veel meer mee doen dan zeggen dat naarmate theta groter wordt, de cosinus en dus r kleiner wordt, en uiteindelijk samenvalt met de oorsprong voor theta is 90 graden. Voor 0 graden zal r dus 3 zijn en maximaal zijn op het punt met carthetische coördinaten (3,0). Maar hoe tekenen jullie de rest van de functie? Enkele punten uitrekenen? Ik snap bijvoorbeeld niet hoe Xenion aan
\(x^2 - 2x + y^2 = 0\)
direct kon zien dat dit een cirkelvergelijking is.

Denis
"Her face shown like the sun that I strived to reach."

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Poolco

Het helpt een aantal standaardvergelijkingen te kennen, ook in poolcoördinaten. Wat die cartesische vergelijking betreft, daaraan kan je "zien" dat je door een volkomen kwadraat in x te vormen, de standaardvergelijking krijgt van een cirkel met middelpunt op de x-as.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer