12.12-bo'lim: Silindrsimon koordinatalar
Ikki o'lchovli fazoda bo'lgani kabi standart \(\left( {x,y,z} \right)\) koordinatalar tizimi Dekart koordinata tizimi deb ataladi. Ushbu bobning oxirgi ikki qismida biz uch o'lchovli fazo uchun ba'zi bir muqobil koordinata tizimlarini ko'rib chiqamiz.
Biz silindrsimon koordinatalar tizimidan boshlaymiz. Bu juda oddiy, chunki u kengaytmadan boshqa narsa emas qutb koordinatalari uch o'lchamga. Bu nafaqat qutb koordinatalarining kengaytmasi, balki biz uni uchinchi o'lchovga kengaytiramiz, xuddi Dekart koordinatalarini uchinchi o'lchamga kengaytiramiz. Biz qiladigan yagona narsa - uchinchi koordinata sifatida \(z\) qo'shish. \(r\) va \(\theta\) qutb koordinatalari bilan bir xil.
Mana \({\mathbb{R}^3}\) dagi nuqtaning eskizi.

\(x\) va \(y\) konversiyalari biz qutb koordinatalarini ko‘rib chiqqanimizda ishlatgan konversiyalardir. Shunday qilib, silindrsimon koordinatalarda nuqta bo'lsa, Dekart koordinatalarini quyidagi konvertatsiyalar yordamida topish mumkin.
Silindrni kartezianga aylantirish formulalari
Uchinchi tenglama faqat \(z\) nuqtaning Dekart va qutb koordinatalari bir xil ekanligini tan olishdir.
Xuddi shunday, agar bizda Dekart koordinatalarida nuqta bo'lsa, silindrsimon koordinatalarni quyidagi konvertatsiyalar yordamida topish mumkin.
Dekartdan silindrga aylantirish formulalari
Keling, silindrsimon koordinatalarda ba'zi sirtlarni tez ko'rib chiqaylik.
- \(r = 5\)
- \({r^2} + {z^2} = 100\)
- \(z = r\)
a \(r = 5\) Yechim
Ikki o'lchovda biz bu radiusi 5 bo'lgan doira ekanligini bilamiz. Biz hozir uch o'lchamdamiz va tenglamada \(z\) yo'qligi sababli, bu uning erkin o'zgarishiga ruxsat berilganligini anglatadi. Shunday qilib, har qanday \(z\) uchun biz \(z\) o'qida markazlashtirilgan 5 radiusli doiraga ega bo'lamiz.
Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, biz \(z\) o'qi markazida joylashgan 5 radiusli silindrga ega bo'lamiz.
b \({r^2} + {z^2} = 100\) Yechim
Dekart koordinatalariga qaytsak, bu tenglamani aniqlash oson bo'ladi.
\[\begin{align*}{r^2} + {z^2} & = 100\\ {x^2} + {y^2} + {z^2} & = 100\end{align*}\]Demak, bu radiusi 10 bo'lgan koordinata markazida joylashgan shar.
c \(z = r\) Yechim
Shunga qaramay, agar biz Kartezianga qaytsak, bu juda yomon bo'lmaydi. Oxir-oqibat aniq bo'ladigan sabablarga ko'ra, avval ikkala tomonni kvadratga aylantiramiz, so'ngra aylantiramiz.
\[\begin{align*}{z^2} & = {r^2}\\ {z^2} & = {x^2} + {y^2}\end{align*}\]Bo'limdan boshlab kvadrat yuzalar bu konusning tenglamasi ekanligini bilamiz.