高中数学 4.1.3球坐标系与柱坐标系课件 苏教版选修4-4_第1页
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文档简介

1、球坐标系与柱坐标系,问题情境,GPS系统包括三大部分:空间部分-GPS卫星星座;地面控制部分-地面监控系统;用户设备部分-GPS信号接收机。,问题情境,那么怎样确定它们在空间的位置呢?,GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。,问题:,建构数学,在空间任取一点O作为极点,从O引两条相互垂直的射线Ox和Oz作为极轴,再规

2、定一个长度单位和射线Ox绕Oz轴转动所成的角的正方向,这样就建立了一个球坐标系。,(或空间极坐标系),当 时,空间的点,那么,有序数组(r, q, j)就成为点P的球坐标.,建构数学,O,r,P (r,j,q ),设P是空间一点,用r表示OP的长度,q表示以Oz为始边,OP为终边的角,j表示半平面xOz到半平面POz的角.,r是矢径, j 相当于经度, q 称为余纬度.,(除直线Oz上的点)与有序数组(r, q, j )建立了一一对应关系。,数学运用,例1、建立适当的球坐标系,表示棱长为1的正方体。,空间点P的直角坐标(x, y, z)与球坐标(r, q, j )之间的变换关系:,建构数学,O

3、,j,r,P (r, q, j ),z,y,x,x,z,r 0, 0 , 0 2,试一试,1、设点P的球坐标为 ,求 它的直角坐标.,点在直角坐标系中的坐标为,2、设点P的直角坐标为 ,求 它的球坐标.,点在球坐标系中的坐标为,数学运用,例2、球坐标满足方程 r =3的点构成的图形是什么? 并将此方程化为直角坐标方程。,建构数学,在极坐标系的基础上,增加垂直于此平面的Oz 轴,可得空间柱坐标系。,建构数学,设P是空间一点,P在过O且垂直于Oz轴的平面上的射影为Q,取OQ=r,xOQ=q,PQ=z,Q,r,z,(r ,q, z),那么P的柱坐标为有序数组(r ,q, z),当 时,空间的点,(除

4、直线Oz上的点)与有序数组(r ,q, z)建立了一一对应关系。,空间点P的直角坐标(x,y,z)与柱坐标(r ,q, z)之间的变换公式为:,建构数学,Q,r,z,(r ,q, z),1、设点的直角坐标为(1,1,1),求它在柱坐标系中的坐标.,解得,注:求时要注意角的终边与点的射影所在位置一致.,数学运用,点在柱坐标系中的坐标为 .,3、给定一个底面半径为r,高为h的圆柱,建立柱坐标系,利用柱坐标描述圆柱侧面以及底面上点的位置.,1、建立适当的柱坐标系, 表示棱长为1的正方体的顶点. 2、柱坐标满足方程=2的点所构成的图形是什么?,数学运用,数轴,平面直角坐标系,平面极坐标系,空间直角坐标系,球

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