38. Сферическая система координат.
Положение точки М в сферической системе координат задается тройкой чисел r, φ и θ, где r – расстояние от начала координат до точки M (); φ – угол, образованный проекцией радиус-векторана плоскость Оху с положительным направлением оси Ох (); θ – угол между положительным направлением оси Oz и радиус-вектором точки М ().
Рис. 1. Сферические координаты точки M.
Связь между декартовыми и сферическими координатами описывается формулами
Связь между сферическими и цилиндрическими координатами описывается формулами
Поверхность, на которой одна из координат сохраняет постоянное значение, называется координатной поверхностью. Линия, вдоль которой изменяется только одна координата, а остальные координаты остаются неизменны¬ми, называется координатной линией.
Рис. 2. Координатные поверхности сферической системы координат: сфера (r = const); полуплоскость (φ = const); конус (θ = const).
В сферической системе координатные линии, проходящие через любую точку M пространства, пересекаются под прямым углом. Такие системы координат называются ортогональными. Единичный касательный вектор к координатной линии в точке М, направленный в сторону возрастания координаты, называется ортом в точке М. Поскольку сферическая система координат является ортогональной, то в любой точке пространства векторы ипопарно ортогональны. Отметим, что каждая координатная линия перпендикулярна соответствующей координатной поверхности. Некоторые полезные формулы:
Элемент длины дуги:
Якобиан перехода от декартовой системы координат к цилиндрической:
Элемент объема:
- 2. Миноры и алгебраические дополнения. Разложение определителя по элементам произвольного ряда.
- 3. Матрицы и их свойства. Ранг матрицы.
- 4. Операции над матрицами, обратная матрица.
- 5. Решение и исследование систем линейных неоднородных алгебраических уравнений с помощью формул Крамера.
- 6. Решение системы линейчатых неоднородных алгебраических уравнений средствами матричного исчисления.
- 7. Метод Гаусса решения систем линейных неоднородных алгебраических уравнений. Теорема Кронекера-Капелли.
- Доказательство (условия совместности системы)
- 9. Проекция вектора на ось. Направляющие косинусы вектора.
- 10. Линейные операции над векторами и их основные свойства. Линейные операции над векторами Сложение векторов
- Вычитание векторов
- Умножение вектора на число
- Свойства линейных операций над векторами
- Линейные комбинации векторов
- 11. Теоремы о проекциях векторов. Условие коллинеарности векторов.
- Условия коллинеарности векторов
- 12. Линейная зависимость векторов. Понятие базиса.
- Свойства линейно зависимых и линейно независимых векторов
- Пример.
- 13. Скалярное произведение векторов. Признак ортогональности векторов.
- 14. Расстояние между двумя точками пространства r3 . Деление отрезка в данном отношении. Расстояние между точками в пространстве, формула.
- Вывод формул для нахождения координат точки, делящей отрезок в данном отношении, на плоскости.
- 15. Векторное произведение векторов.
- 16. Смешанное произведение векторов. Условие компланарности векторов.
- 17. Метод координат и основные задачи аналитической геометрии.
- 18. Прямые в r2. Различные виды уравнений прямой в r2
- 19. Нормированное уравнение прямой.
- 20. Условия параллельности и перпендикулярности прямых. Вычисление угла между прямыми в r2.
- 21. Расстояние от точки до прямой в r2.
- 22. Линии второго порядка. Каноническое уравнение окружности.
- 23. Каноническое уравнение эллипса.
- 24. Каноническое уравнение гиперболы.
- 25. Каноническое уравнение параболы.
- 26. Преобразование уравнений линий второго порядка к каноническому виду. Параллельный перенос системы координат.
- 28. Параметрическая форма задания уравнения линий в трехмерном пространстве.
- 29. Плоскость в трехмерном пространстве. Различные виды уравнений плоскости.
- 30. Нормированное уравнение плоскости
- 31. Расстояние от точки до плоскости.
- 32. Расстояние между двумя параллельными прямыми.
- 33. Прямая в пространстве. Различные формы уравнения прямой.
- 34. Угол между двумя пересекающимися прямыми в пространстве. Расстояние от точки до прямой в пространстве.
- Первый способ нахождения расстояния от точки до прямой a в пространстве.
- Второй способ, позволяющий находить расстояние от точки до прямой a в пространстве.
- 35. Расстояние между перекрещивающимися прямыми в пространстве.
- Нахождение общего перпендикуляра скрещивающихся прямых.
- 36. Поверхности второго порядка. Эллипсоиды и гиперболоиды.
- 37. Параболоиды. Уравнения цилиндрических и конических поверхностей.
- 38. Сферическая система координат.