Составить уравнение прямой в полярной системе координат

Прямая в полярных координатах

Прямая в полярных координатах вне полюса

Для получения уравнения прямой в полярных координатах рассмотрим рисунок, на котором полюс лежит вне прямой.

Согласно этого рисунка прямую в полярных координатах можно представить следующим уравнением:

Это уравнение получается если рассмотреть треугольник OKM и посмотреть определение косинуса

Прямая в полярных координатах проходящая через полюс

Однако когда P = 0, то прямая проходит через полюс и уравнение (1) больше не описывает прямую. Для описания прямой проходящей через полюс достаточно угла между прямой и полярной осью.

Полярное уравнение и параметры прямой

Прямая AB (рисунок ниже)

не проходящая через полюс, представляется в полярных координатах уравнением

p = OK и α = ∠XOK — полярные параметры прямой AB.

Полярным расстоянием прямой AB называется длина p перпендикуляра OK , проведённого к прямой из начала О . Полярное расстояние положительно или равно нулю.
Полярным углом прямой AB называется угол α=∠XOK между лучами OX и OK (взятым в данном порядке).
Полярное расстояние и полярный угол называются полярными параметрами прямой.

Если прямая представлена уравнением Ax+By+C=0 , то её полярное расстояние определяется по формуле

а полярный угол

где верхние знаки берутся, когда C>0 , а нижние – когда C ; если же С=0 , то произвольно берутся либо только верхние, либо только нижние знаки.

Пример 1
Найти полярные параметры прямой 4x-3y+5=0

Затем нужно взять верхние знаки, так как С=+1 , следовательно

Пример 2
Найти полярные параметры прямой 2x-y+9=0

Решение
p=0
Можно взять только верхние знаки, либо только нижние. В первом случае

Составить уравнение прямой в полярной системе координат

Составить уравнение прямой линии в полярных координатах.

Поместим полюс полярной системы координат в начало прямоугольной системы координат, полярную ось совместим с положительной полуосью абсцисс (см. рисунок).

Возьмем уравнение прямой в нормальном виде

Формулы перехода имеют вид

(1)

Подставив в это уравнение значения x и y из формулы (1), получим , или , откуда , и окончательно .

В этом уравнении постоянными величинами являются p и , величины же r и — переменные: это текущие полярные координаты точки на прямой (последняя формула может быть получена также из чертежа).