Koordinaatistot 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaaliluvut



Samankaltaiset tiedostot
Vektorialgebra 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori

Muodonmuutostila hum

Suora 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste

2) Kaksi lentokonetta lähestyy toisiaan samalla korkeudella kuvan osoittamalla tavalla. Millä korkeudella ja kuinka kaukana toisistaan ne ovat?

Lineaarialgebra MATH.1040 / trigonometriaa

1.1 Vektorit. MS-A0007 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n. 1. Vektorit ja kompleksiluvut

Riemannin pintojen visualisoinnista

Solmu 3/2001 Solmu 3/2001. Kevään 2001 ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan kokeessa oli seuraava tehtävä:

Täydennetään ja kerrataan Fitzpatrickin lukujen 18 ja 19 esitystä.

4.1 Kaksi pistettä määrää suoran

Maksimit ja minimit 1/5 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot, derivaatta

12. Derivointioperaattoreista geometrisissa avaruuksissa

Sovellutuksia Pinta-alan ja tilavuuden laskeminen Keskiö ja hitausmomentti

Vektoriarvoiset funktiot Vektoriarvoisen funktion jatkuvuus ja derivoituvuus

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin

Suorien ja tasojen geometriaa Suorien ja tasojen yhtälöt

Matriisilaskenta Laskuharjoitus 1 - Ratkaisut / vko 37

z 1+i (a) f (z) = 3z 4 5z 3 + 2z (b) f (z) = z 4z + 1 f (z) = 12z 3 15z 2 + 2

Taso 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste, suora

Piste ja jana koordinaatistossa

* Trigonometriset funktiot suorakulmaisessa kolmiossa * Trigonometristen funktioiden kuvaajat

Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Tekijä Pitkä matematiikka

Ratkaise tehtävä 1 ilman teknisiä apuvälineitä! 1. a) Yhdistä oikea funktio oikeaan kuvaajaan. (2p)

Preliminäärikoe Tehtävät Pitkä matematiikka / 3

1 2 x2 + 1 dx. (2p) x + 2dx. Kummankin integraalin laskeminen oikein (vastaukset 12 ja 20 ) antaa erikseen (2p) (integraalifunktiot

Trigonometriset funktiot

Trigonometriset funktiot 1/7 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot

Kompleksiluvut 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaaliluvut

y z = (x, y) Kuva 1: Euklidinen taso R 2

Äärettömät raja-arvot

Partikkelit pallon pinnalla

Matematiikan tukikurssi

SINI- JA KOSINILAUSE. Laskentamenetelmät Geodeettinen laskenta M-Mies Oy

a) on lokaali käänteisfunktio, b) ei ole. Piirrä näiden pisteiden ympäristöön asetetun neliöruudukon kuva. VASTAUS:

MAA4 - HARJOITUKSIA. 1. Esitä lauseke 3 x + 2x 4 ilman itseisarvomerkkejä. 3. Ratkaise yhtälö 2 x x = 2 (yksi ratkaisu, eräs neg. kokon.

Monikulmiot 1/5 Sisältö ESITIEDOT: kolmio

Matemaattisten menetelmien hallinnan tason testi.

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Testaa taitosi Piirrä yksikköympyrään kaksi erisuurta kulmaa, joiden a) sini on 0,75 b) kosini on

Sini- ja kosinifunktio

2 Pistejoukko koordinaatistossa

Matematiikan tukikurssi

1 Kompleksiluvut 1. y z = (x, y) Kuva 1: Euklidinen taso R 2

MATEMATIIKKA 5 VIIKKOTUNTIA

Matematiikan tukikurssi

SISÄLTÖ Venymän käsite Liukuman käsite Venymä ja liukuma lujuusopin sovelluksissa

Koontitehtäviä luvuista 1 9

c) Määritä paraabelin yhtälö, kun tiedetään, että sen huippu on y-akselilla korkeudella 6 ja sen nollakohdat ovat x-akselin kohdissa x=-2 ja x=2.

PRELIMINÄÄRIKOE. Pitkä Matematiikka

a b c d

VEKTORIT paikkavektori OA

Sinin muotoinen signaali

MATEMATIIKKA 5 VIIKKOTUNTIA. PÄIVÄMÄÄRÄ: 8. kesäkuuta 2009

a b c d

A = (a 2x) 2. f (x) = 12x 2 8ax + a 2 = 0 x = 8a ± 64a 2 48a x = a 6 tai x = a 2.

9. Vektorit. 9.1 Skalaarit ja vektorit. 9.2 Vektorit tasossa

Juuri 6 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Vastaus: Määrittelyehto on x 1 ja nollakohta x = 1.

0, niin vektorit eivät ole kohtisuorassa toisiaan vastaan.

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

1.1 Vektorit. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n.

Geometriset avaruudet Pisteavaruus, vektoriavaruus ja koordinaattiavaruus

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

Kompleksiluvut., 15. kesäkuuta /57

Tämä luku nojaa vahvasti esimerkkeihin. Aloitetaan palauttamalla mieleen, mitä koordinaatistolla tarkoitetaan.

TRIGONOMETRISET JA HYPERBOLISET FUNKTIOT

Tehtävien ratkaisut

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 1 / vko 44

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Suorat ja tasot, L6. Suuntajana. Suora xy-tasossa. Suora xyzkoordinaatistossa. Taso xyzkoordinaatistossa. Tason koordinaattimuotoinen yhtälö.

kaikki ( r, θ )-avaruuden pisteet (0, θ ) - oli θ

Kompleksiluvut. JYM, Syksy /99

Partikkelit pallon pinnalla

Harjoituksia MAA4 - HARJOITUKSIA. 6. Merkitse lukusuoralle ne luvut, jotka toteuttavat epäyhtälön x 2 < ½.

POHDIN - projekti. Funktio. Vektoriarvoinen funktio

Avaruuden kolme sellaista pistettä, jotka eivät sijaitse samalla suoralla, määräävät

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 10: Napa-, sylinteri- ja pallokoordinaatistot. Pintaintegraali.

3.1 Funktion käsite. Ensiasteen polynomifunktio

LASKIN ON SALLITTU ELLEI TOISIN MAINITTU! TARKISTA TEHTÄVÄT KOKEEN JÄLKEEN JA ANNA PISTEESI RUUTUUN!

Pitkä matematiikka Suullinen kuulustelu (ma00s001.doc) Tehtävät, jotka on merkitty (V), ovat vaativia.

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

2.3 Voiman jakaminen komponentteihin

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

Trigonometriaa ja solve-komento GeoGebralla

Vektorien pistetulo on aina reaaliluku. Esimerkiksi vektorien v = (3, 2, 0) ja w = (1, 2, 3) pistetulo on

Pinta-alojen ja tilavuuksien laskeminen 1/6 Sisältö ESITIEDOT: määrätty integraali

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

F dr = F NdS. VEKTORIANALYYSI Luento Stokesin lause

MAA10 HARJOITUSTEHTÄVIÄ

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

3.3 Paraabeli toisen asteen polynomifunktion kuvaajana. Toisen asteen epäyhtälö

Olkoon funktion f määrittelyjoukkona reaalilukuväli (erityistapauksena R). Jos kaikilla määrittelyjoukon luvuilla x 1 ja x 2 on voimassa ehto:

Anna jokaisen kohdan vastaus kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella muodossa

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

on hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis

Transkriptio:

Koordinaatistot 1/6 Sisältö Koordinaatiston ja koordinaattien käsite Geometrisissa tehtävissä ja siten mös monissa kätännön ongelmissa on usein tarpeen ilmoittaa pisteiden sijainti jonkin kiinteän vertailussteemin suhteen. Vertailussteemiä kutsutaan koordinaatistoksi ja pisteiden paikat ilmoittavia lukuja koordinaateiksi. Koordinaatistoja muodostetaan sekä kaksiulotteiseen tasoon että kolmiulotteiseen avaruuteen. Pisteen paikan ilmoittavat koordinaatit voivat olla sopivasti valittuja etäisksiä, kulmia tai joitakin muita vastaavia suureita. Tasotapauksessa koordinaatteja tarvitaan kaksi, avaruustapauksessa kolme. Niiden lukumäärää kutsutaan dimensioksi eli ulotteisuudeksi; tason dimensio on siten 2, avaruuden 3. Yleisimmin kätett koordinaatisto on ns. suorakulmainen koordinaatisto, tasossa -koordinaatisto, avaruudessa -koordinaatisto. Koordinaatisto voidaan kuitenkin muodostaa monella muullakin tavalla. Probleeman luonteesta, esimerkiksi tilanteen smmetrioista riippuu, millaisen koordinaatiston kättö on ksinkertaisinta. Tason ja avaruuden ohella koordinaatisto voidaan muodostaa mös ksiulotteiselle suoralle. Yksinkertaisin tapa on kiinnittää jokin suoran piste ja ilmoittaa pisteiden paikat etäisksinä tästä pisteestä, toiseen suuntaan positiivisina, toiseen negatiivisina. Kseessä on itse asiassa lukusuora. geometrinen probleema piste lukusuora

Koordinaatistot 2/6 Sisältö Suorakulmainen koordinaatisto tasossa Tason suorakulmainen koordinaatisto muodostetaan valitsemalla jokin piste origoksi ja asettamalla tämän kautta kaksi toisiaan vastaan kohtisuoraa suoraa koordinaattiakseleiksi. Suorille valitaan positiiviset suunnat ja niitä kutsutaan - ja -akseleiksi. Nimitkset valitaan leensä siten, että kierrettäessä positiiviselta - akselilta lähtien origon mpäri vastapäivään 90 astetta päädtään positiiviselle -akselille. Tätä kutsutaan mös positiiviseksi kiertosuunnaksi. Pisteen paikka ilmoitetaan kahtena koordinaattina: -koordinaatti on kohtisuora etäiss -akselista ja -koordinaatti kohtisuora etäiss -akselista. - koordinaatti on positiivinen, jos piste sijaitsee positiivisen -akselin puolella -akselia, vastakkaisella puolella negatiivinen. Vastaava pätee -koordinaatille. kiertosuunta (positiivinen) ( 0, 0 ) 0 0

Koordinaatistot 3/6 Sisältö Suorakulmainen koordinaatisto avaruudessa Avaruuden suorakulmainen koordinaatisto muodostetaan samaan tapaan kuin tasokoordinaatisto. Koordinaattiakseleita on tällöin kolme, kaikki toisiaan vastaan kohtisuoria. Voidaan ajatella, että tason -koordinaatistoa tädennetään asettamalla origon kautta sekä - että -akselia vastaan kohtisuora -akseli. Tämän positiivisen suunnan valitsemiseen on kaksi mahdollisuutta ja se valitaan leensä siten, että -akselin, -akselin ja -akselin (tässä järjestksessä) positiiviset suunnat suhtautuvat siten kuin ihmisen oikean käden peukalo, etusormi ja keskisormi suorakulmaisiksi ojennettuina. Tällöin puhutaan oikeakätisestä kooordinaatistosta, mikä on tason positiivisen kiertosuunnan vastine avaruudessa. Koordinaattiakseleiden määräämät tasot ovat koordinaattitasoja: -taso, taso ja -taso. Pisteen paikka ilmoitetaan kolmena positiivisena tai negatiivisena koordinaattina samaan tapaan kuin tasossa: -koordinaatti on kohtisuora etäiss (positiivisena tai negatiivisena) -tasosta, -koordinaatti -tasosta ja -koordinaatti -tasosta. 0 ( 0, 0, 0 ) 0 0

Koordinaatistot 4/6 Sisältö Tason napakoordinaatisto Tason napakoordinaatistossa pisteen paikka ilmoitetaan antamalla sen etäiss r origosta ja suuntakulma eli napakulma ϕ positiiviseen -akseliin nähden. Napakulma mitataan positiivisena positiiviseen kiertosuuntaan. Koordinaattien sallitut arvot ovat r 0, π < ϕ π. Kulmalle kätetään usein mös väliä 0 ϕ<2πja sille voidaan tarpeen mukaan sallia arvoja, jotka sisältävät jakson 2π monikertoja. kiertosuunta (positiivinen) (, ) r sin ϕ r ϕ r cos ϕ Napakoordinaattien ja suorakulmaisten koordinaattien välinen htes on { { = r cos ϕ r = 2 + sekä 2. = r sin ϕ ϕ = arctan(/) On huomattava, että funktiosta arctan ei välttämättä kätetä päähaaraa, koska tällöin saataisiin vain välillä [ π/2,π/2] olevia napakulmia. Tarvittaessa päähaarasta saatuun arvoon on lisättävä tai siitä on vähennettävä π (jolloin itse asiassa kätetään sopivaa sivuhaaraa); miten milloinkin on meneteltävä, nähdään helpoimmin päättelemällä oikea koordinaatiston neljännes koordinaattien ja merkeistä. Esimerkiksi: Jos pisteen suorakulmaiset koordinaatit ovat = 1, = 3, ovat sen napakoordinaatit r =2,ϕ=2π/3. ( 1, 3) 2 sini kosini arcus-funktio päähaara (arcus) sivuhaara (arcus) muistikolmio muistikolmio 2 2π 3 1 1 Kompleksilukujen napakoordinaattiesits perustuu edellä kuvattujen napakoordinaattien kättöön. napakoordinaatit (kompleksitason)

Koordinaatistot 5/6 Sisältö Lieriökoordinaatit Kolmiulotteisen avaruuden lieriökoordinaatit eli slinterikoordinaatit saadaan kättämällä -tason osalta napakoordinaatteja r, ϕ ja ottamalla -koordinaatti kolmanneksi koordinaatiksi. Lieriökoordinaatit saavat siten arvot r 0, π < ϕ π, R. lieriö (,, ) r cos ϕ ϕ r r sin ϕ Lieriökoordinaattien ja suorakulmaisten -koordinaattien väliset htedet ovat seuraavat: = r cos ϕ = r sin ϕ = ; r = 2 + 2 ϕ = arctan(/) =. sini kosini arcus-funktio Tässä on arctan-funktiosta kätettävä sopivaa haaraa samoin kuin napakoordinaattien tapauksessa.

Koordinaatistot 6/6 Sisältö Pallokoordinaatit Kolmiulotteisen avaruuden pallokoordinaatit vastaavat paikan ilmoittamista pallon säteen sekä maantieteellisen pituuden ja leveden avulla: r 0 on pisteen etäiss origosta, ts. sen origokeskisen pallon säde, jolla piste sijaitsee; π <ϕ πpisteen pituus vastaten -tason napakulmaa; π/2 ϑ π/2 pisteen leves, so. origon ja pisteen hdsjanan kaltevuuskulma -tasoon nähden. pallo r cos ϑ cos ϕ r sin ϑ ϕ r ϑ (,, ) r cos ϑ sin ϕ Pallokoordinaattien ja -koordinaattien väliset htedet ovat seuraavat: r = 2 + 2 + 2 = r cos ϑ cos ϕ = r cos ϑ sin ϕ = r sin ϑ ; ϕ = arctan(/) ϑ =arcsin. 2 + 2 + 2 Kulmaa ϕ laskettaessa on funktiosta arctan kätettävä sopivaa haaraa kuten lieriökoordinaattien ja tason napakoordinaattien tapauksessa. Funktiosta arcsin sen sijaan kätetään aina päähaaraa kulman ϑ lausekkeessa. Edellä määriteltihin pallokoordinaatteihin viitataan toisinaan maantieteellisinä pallokoordinaatteina. Varsinkin fsiikassa kätetään mös hieman toisella tavoin määriteltjä, ns. fsikaalisia pallokoordinaatteja. Tällöin kulma ϑ korvataan kulmalla, joka ilmoittaa pisteen kaarietäisden positiivisesta -akselista. Jos fsikaalisten pallokoordinaattien kulmaa merkitään ϑ, on siis ϑ = π/2 ϑ ja 0 ϑ π. Edellä oleviin vastaavuuskaavoihin tulee vähäisiä muutoksia. sini kosini arcus-funktio päähaara (arcus)