What is Investigating Coordonnées polaires?

AI Summary

Photosynthesis is the process by which plants, algae, and some bacteria convert light energy into chemical energy stored as glucose. Investigating photosynthesis helps us understand how organisms produce oxygen and food, supporting nearly all life on Earth.

Get started for free

Access relevant flashcards for Investigating Photosynthesis

Start learning
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Parmi les symboles suivants, lequel correspond à la lettre grecque thêta ?

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Vrai/Faux : \N-(\N) peut être égal à \N(0\N).

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

En coordonnées polaires, le ____ est la distance entre le point et l'origine.

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Étant donné le point \((r, \theta)\) en coordonnées polaires, lequel des points suivants est exactement le même ?

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Vrai/Faux : Les équations suivantes sont utilisées pour convertir les coordonnées rectangulaires en coordonnées polaires.\N-[r^2=x^2+y^2\N]\[\tan(\theta)=\dfrac{y}{x}\]

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Si \((x, y)\) est dans le premier quadrant, quelle est la valeur correcte de thêta ?

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Si \(x=0\) et \(y\) est positif, quelle est la valeur de thêta ?

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Si \(x=0\) et \(y\) est négatif, quelle est la valeur de thêta ?

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

En coordonnées polaires, l'angle \(\theta\) est mesuré ____.

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Vrai/Faux : \(r\) peut être égal à \(0\).

Afficer la réponse
  • + Add tag
  • Immunology
  • Cell Biology
  • Mo

Le point \( (0,0) \) en coordonnées cartésiennes est connu sous le nom d'origine. Comment nommes-tu ce point en coordonnées polaires ?

Afficer la réponse
Deprecated: strtotime(): Passing null to parameter #1 ($datetime) of type string is deprecated in /var/www/html/web/app/themes/studypress-core-theme/template-parts/API/explanations/minimal-design/main-content.php on line 24
  • Content creation by StudySmarter Biology Team.

  • Gabriel Freitas's avatar

    Sources verified by

    Gabriel Freitas.

    Quality reviewed by Gabriel Freitas.

  • Published: 18.06.2024. Last updated: 01.01.1970.

Imagine que tu te diriges avec un ami vers un café situé au milieu d'une grande ville. En regardant une carte, ton ami te dit que tu es à environ 1,61 km au sud-ouest du café. Tu regardes la même carte et tu vois que tu es à \(4\) pâtés de maisons en face et à \(4\) pâtés de maisons en dessous du café.


Le diagramme des coordonnées polaires de la boutique de café montre les directions en termes de blocs horizontaux et verticaux et en termes de distance diagonale StudySmarterFigure 1. Diagramme de l'emplacement du café


Dans ce scénario, ton ami et toi communiquez tous les deux la même information sur l'endroit où vous vous trouvez par rapport au café. La différence est que, alors que tu as utilisé un système de coordonnées rectangulaires ou cartésiennes, ton ami a utilisé un système de coordonnées polaires. Cet article présente les coordonnées polaires, la façon de représenter graphiquement les coordonnées polaires, la façon de convertir les coordonnées polaires en coordonnées rectangulaires et les généralisations des coordonnées polaires en trois dimensions.

Système de coordonnées polaires

Tu as probablement l'habitude de parler de points dans le plan en faisant référence à leurs coordonnées \(x) et \(y). Ce système d'étiquetage des points s'appelle le système de coordonnées rectangulaires, également connu sous le nom de coordonnées cartésiennes.


Coordonnées polaires un point sur le système de coordonnées rectangulaires affichant la coordonnée x comme une ligne horizontale et la coordonnée y comme une ligne verticale StudySmarterFigure 2. Le système de coordonnées rectangulaires


Lescoordonnées polaires ne sont qu'une façon différente d'étiqueter les points dans le plan. Au lieu d'utiliser les coordonnées \(x) et \(y), le système de coordonnées polaires indique les points en fonction de la distance qui les sépare de l'origine, \(r), et de leur angle \(thêta) par rapport à l'axe positif \(x), mesuré dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cet angle \(\theta\) est généralement mesuré en radians.

Plus loin dans cet article, tu apprendras comment convertir les degrés et les radians, au cas où tu l'aurais oublié !

Coordonnées polaires un point dans le système de coordonnées polaires affichant la distance par rapport à l'origine et l'angle fait avec l'axe des x positif StudySmarterFigure 3. Le système de coordonnées polaires


En principe, l'angle \(\theta\) et la distance radiale \(r\) peuvent prendre n'importe quelle valeur réelle. Dans la pratique, les valeurs de \(r\) sont exprimées en utilisant uniquement des valeurs non négatives, c'est-à-dire

\N[ r \N dans [0,\Nfty).\N]

Si \(r\) est égal à zéro, alors, quel que soit \(\theta\), le point \((r,\theta)\) est au pôle.


Coordonnées polaires l'origine également connue sous le nom de pôle StudySmarterFigure 4. L'origine, ou le pôle, en coordonnées polaires


La convention habituelle est de l'exprimer comme si \(\theta=0\) pour éviter toute ambiguïté.


Comme nous l'avons déjà mentionné, \(r\) peut prendre des valeurs négatives, mais cela n'est généralement pas exprimé de cette façon. Au lieu d'écrire un point \N((-r,\theta)\N) avec une coordonnée \N(r\N) négative, tu écris la réflexion du point \N((r,\theta)\N) en ajoutant \N(\Npi\N) à l'angle.


Coordonnées polaires deux points avec le même r mais avec une différence de pi dans l'angle StudySmarterFigure 5. Un point et sa réflexion en coordonnées polaires


La coordonnée angulaire, \N(\Ntheta\N), est généralement exprimée à l'aide de valeurs comprises entre \N(0\N) et \N(2\Npi\N), c'est-à-dire

\N[ \Ntheta \Ndans [0,2\Npi).\N]


Tout comme pour la coordonnée radiale, il est également possible d'obtenir un point \((r,-\theta)\) avec une coordonnée \(\theta\) négative. Tu peux obtenir ce point en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de l'axe x positif de \(\theta\) au lieu de tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.


Coordonnées polaires deux points avec le même r mais avec des signes thêta opposés StudySmarterFigure 6. Deux points avec des signes \(\theta\) opposés



Les coordonnées polaires et cartésiennes introduisent implicitement la notion de différentes métriques et de différentes façons de parler de la distance. Pour en revenir à notre scénario du café, tu peux dire que ton ami et toi êtes à \(8\) pâtés de maisons du café (4 pâtés de maisons en face et \(4\) pâtés de maisons en dessous), ou que vous êtes à \(1\) mile (\(1,61 km\)) du café. Les deux notions de distance ont leurs avantages. La "distance en bloc", appelée la métrique des taxis, t'indique combien tu dois marcher pour te rendre au café si tu dois rester sur le trottoir. La "distance diagonale", ou métrique euclidienne, t'indique le chemin le plus court que tu puisses emprunter pour te rendre au café, en supposant que tu puisses couper en diagonale à travers les pâtés de maisons.


Les métriques et les espaces métriques associés deviennent de plus en plus importants au fur et à mesure que tu étudies les mathématiques et ont des applications pratiques incroyables dans des domaines allant de la science des données au traitement des signaux en passant par la mécanique quantique.


Terminologie des coordonnées polaires

Il y a plusieurs termes qu'il est important de connaître lorsqu'on travaille avec des coordonnées polaires. Le point que nous appelons l'origine lorsque nous travaillons avec des coordonnées rectangulaires est appelé le pôle lorsque nous travaillons avec des coordonnées polaires. Ce que nous appelons l'axe des x lorsque nous travaillons avec des coordonnées rectangulaires est appelé l'axe polaire lorsque nous travaillons avec des coordonnées polaires.


L'axe polaire est également appelé direction de référence.


La distance à partir de l'origine, désignée par la coordonnée \(r\), est également appelée rayon, coordonnée radiale ou distance radiale. La coordonnée \(\theta\) est appelée coordonnée angulaire, angle polaire ou azimut.


Tableau 1. Terminologie utilisée dans les coordonnées polaires

Nom(s) en coordonnées rectangulairesNom(s) en coordonnées polaires
OriginePôle
Axe horizontal, ou axe \(x\)Axe polaire, ou direction de référence
Distance par rapport à l'origineCoordonnée radiale, rayon ou distance radiale
Angle dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport à l'axe positif \(x\)Coordonnée angulaire, angle polaire ou azimut

Degrés et Radians

La coordonnée angulaire \(\theta\) est généralement spécifiée en degrés ou en radians. Les degrés et les radians sont simplement des façons différentes de mesurer les angles.


Algébriquement, la relation entre les degrés et les radians est la suivante :

\[\N- Début{alignement} k\N- Texte{ radians } &= 180k \text{ degrés } \\N- k\text{ degrés } &= \Ndfrac{k\pi}{180} \text{ radians }\end{align}\]


L'angle \(30^{\circ}\) peut être écrit en termes de radians. En utilisant la conversion

\[k\text{ degrés } = \dfrac{k\pi}{180}\text{ radians}, \]

tu obtiendras que

\[ \begin{align} 30{text{ degrés } &= \dfrac{30\pi}{180}\text{ radians } \\N- &= \dfrac{\pi}{6}\text{ radians}. \N- [Fin{alignement}\N]


Inversement, un angle de \(\tfrac{\pi}{4}\) radians peut être écrit en degrés. En utilisant la conversion

\[k\pi\text{ radians } = 180k \text{ degrés}, \]

tu obtiendras que

\[\N- Début{alignement} \frac{\pi}{4}\text{ radians } &= \frac{1 \c, \pi \text{ radians}}{4} \N- &= \dfrac{180\text{ degrés}}{4} \\N- &= 45 \N-{ degrés}. \N- [end{align}\N]

Représentations multiples des points en coordonnées polaires

L'un des aspects intéressants du travail avec les coordonnées polaires est que chaque point a une infinité de coordonnées polaires qui le décrivent. Tu l'as remarqué tout à l'heure pour le pôle, dont nous avons dit qu'il est représenté par \N((0,\theta)\N) pour n'importe quelle valeur de \N(\theta)\N. Par exemple, les coordonnées \N((0,0)\N), \N((0,-\pi)\N), et \N(\Ngauche(0,\tfrac{\sqrt{\pi}}{17}\Ndroite)\Nreprésentent toutes le pôle.


Il convient de noter que cette représentation multivaluée est généralement évitée et que les coordonnées sont représentées dans l'intervalle

\N[ r \Ndans [0,\Ndansfty)\N]

et

\N[ \Ntheta \Ndans [0,2\Npi).\N]

Cependant, pour certains scénarios particuliers, comme la description du mouvement en physique, ces domaines sont étendus de manière à inclure tous les nombres réels.


En général, les points \N((r,\theta)\N) et \N((r,\theta+2n\pi)\N) pour tout entier \N(n\N) décrivent le même point. Les points \N((-r,\Ntheta)\N) et \N((r,\Ntheta+m\Npi)\N), où \N(m\N) est un entier impair , décrivent également le même point.


Géométriquement, \N((r,\Ntheta)\N) et \N((r,\Ntheta+2n\Npi)\Nreprésentent le même point parce que l'ajout de \N(2n\Npi\N) correspond à une rotation du point de \N(2n\Npi\N) radians, ou d'un multiple de 360 degrés. La rotation d'un multiple de \N(2\Npi\N) ne change pas la position du point, donc \N((r,\Ntheta)\Net \N((r,\Ntheta+2n\Npi)\Nreprésentent le même point.


Coordonnées polaires le même point peut être écrit avec le même r et avec theta augmenté par des multiples de 2pi StudySmarterFigure 7. Représentations multiples du même point en coordonnées polaires


Les coordonnées \N(\Ngauche(1,\Ntfrac{\pi}{4}\Ndroite)\N) et \N(\Ngauche(1,\Ntfrac{9\pi}{4}\Ndroite)\Ndécrivent le même point car

\[ \begin{align} \frac{9\pi}{4} &=\frac{\pi}{4}+\frac{8\pi}{4}\\ &=\frac{\pi}{4}+2\pi. \[Fin{align}\]

De même, les coordonnées \N(\Ngauche(-10,\Ntfrac{5\pi}{6}\Ndroite)\N) et \N(\Ngauche(10,\Ntfrac{11\pi}{6}\Ndroite)\N) décrivent le même point, car

\N- [\N- Début{alignement} \frac{11\pi}{6} &= \frac{5\pi}{6}+\frac{6\pi}{6} \N- &=\frac{5\pi}{6}+\pi. \N- [Fin{align}\N]

Comment convertir les coordonnées rectangulaires en coordonnées polaires ?

À ce stade, tu as peut-être déjà remarqué que travailler avec des coordonnées polaires présente des avantages, alors tu peux apprendre ici comment convertir des coordonnées rectangulaires en coordonnées polaires.


Étant donné un point en coordonnées cartésiennes, tu peux trouver une expression pour ce même point en coordonnées polaires. Pour ce faire, tu peux utiliser les formules suivantes

\[\begin{align}r&=\sqrt{x^2+y^2} \\N- \Ntheta &= \Narctan{\Ngauche(\Nfrac{y}{x}\Ndroite)}. \N-END{align} \]

Tu peux aussi trouver la fonction arctangente écrite comme la fonction tangente inverse, c'est-à-dire

\[ \Ntheta = \Ntan^{-1}{\Ngauche(\Nfrac{y}{x}\Ndroite)}.\N]


Pour comprendre l'origine de ces formules, disons que l'on te donne un point \((x,y)\N) en coordonnées rectangulaires et que tu veux connaître ses coordonnées polaires correspondantes \((r,\Ntheta)\N). Si tu faisais un graphique du point, tu obtiendrais quelque chose comme l'image suivante.


Coordonnées polaires un point sur le plan cartésien affichant à la fois ses coordonnées rectangulaires et ses coordonnées polaires StudySmarterFigure 8. Un point du plan représenté en coordonnées polaires et rectangulaires


Tu peux utiliser des faits connus sur les triangles rectangles pour écrire les relations entre \N(x), \N(y), \N(r) et \N(\Ntheta). Tout d'abord, remarque que tu peux utiliser le théorème de Pythagore pour écrire

\N- x^2+y^2=r^2.\N- x^2+y^2=r^2.\N- x^2+y^2=r^2.

À partir de là, tu peux résoudre \N(r\N) pour obtenir la première formule,

\[ r = \sqrt{x^2+y^2}.\]

Tu peux aussi utiliser le fait que la tangente d'un angle \(\Ntheta\N) dans un triangle droit est le rapport de son côté opposé à son côté adjacent, ce qui te permet d'écrire

\N[ \Ntan{\Ntheta} = \Nfrac{y}{x}.\N]

Tu peux maintenant utiliser la fonction tangente inverse pour isoler \(\theta\), c'est-à-dire

\[ \theta = \arctan{\left( \frac{y}{x}\right)}.\N- \N- \N- \N- \N- \N- \N- \N- \N- \N]


Le point

\[ P=(3, 4)\]

est donné en coordonnées cartésiennes. Ecris \(P\) en coordonnées polaires.


Solution :

Pour trouver \(r\), il te suffit d'élever au carré chaque composante du point, de les additionner et de prendre la racine carrée, c'est-à-dire

\N- \N[ \N- \N{align} r &= \Nsqrt{x^2+y^2} \N- &= \sqrt{3^2+4^2} \N- &= \sqrt{ 9 +16} \N- &= \sqrt{25} \\ &= 5. \N-END{align}.\N-[\N]

Ensuite, trouve l'angle en utilisant

\[\Ntheta = \Narctan{\Ngauche(\Nfrac{y}{x}\Ndroite)}\N]

à l'aide d'une calculatrice, c'est-à-dire

\[ \begin{align} \theta &= \arctan{\frac{y}{x}} \\N- &= \Narctan{\Ngauche(\Nfrac{4}{3} \Ndroite)} \N- &= 0,9272. \Nend{align} \]

N'oublie pas que cet angle est généralement donné en radians, alors assure-toi que ta calculatrice les utilise !


Cela signifie que le point \(P\) en coordonnées polaires est

\[ P =(5,0.9272).\]


Comme tu dois utiliser la fonction tangente inverse pour trouver l'angle \N(\Ntheta\N), il est préférable d'en discuter un peu plus en détail.

Tangente et arctangente

Lorsque tu utilises la formule

\[\theta=\arctan{\left(\frac{y}{x}\right)},\]

tu dois connaître certains détails techniques liés aux fonctions tangente et arctangente.


Tout d'abord, remarque que cette expression est indéfinie lorsque \(x=0\). Dans ce cas, le point \N((x,y)\N) doit se trouver sur l'axe \N(y\N). Ainsi, \(\theta\) doit être soit \(\tfrac{\pi}{2}\) soit \(-\tfrac{\pi}{2}\), selon que \(y\) est positif ou négatif.



Coordonnées polaires deux points sur l'axe des y montrant leur angle celui de l'axe des y positif a un angle de pi/2 et celui de l'axe des y négatif a un angle de -pi/2 StudySmarterFigure 9. Deux points en coordonnées polaires lorsque \(x=0\)



Ensuite, étant donné n'importe quelle valeur de \(\tfrac{y}{x}\), il y a en fait deux valeurs de \(\theta\) dans \([-\pi,\pi]\) satisfaisant \(\tan(\theta)=\tfrac{y}{x}\).


Étant donné \(y=1\) et \(x=1\), les angles \(\tfrac{\pi}{4}\) et \(-\tfrac{3\pi}{4}\) satisfont tous les deux que

\[ \begin{align} \tan\left(\dfrac{\pi}{4}\droite) &=\tan\left(-\dfrac{3\pi}{4}\droite) \\tan\left(-\dfrac{3\pi}{4}\droite) \tan\left &=\dfrac{y}{x} \N- &=\dfrac{1}{1} \\&=1. \N- [Fin{align}\N]

Remarque que ces angles sont des reflets l'un de l'autre ; c'est toujours le cas.

Pour être sûr de spécifier le bon point lorsque tu écris un point en coordonnées polaires, tu dois t'assurer que l'angle \(\theta\) que tu utilises est dans le bon quadrant. La fonction arctangente ne renvoie que les angles compris entre \(-\tfrac{\pi}{2}\) et \(\tfrac{\pi}{2}\), donc \(\arctan\left(\tfrac{y}{x}\right)\) ne renvoie la valeur correcte de \(\theta\) que si le point \((x,y)\) se trouve dans le premier ou le quatrième quadrant.



Coordonnées polaires graphique de la fonction arctangente avec deux asymptotes horizontales à y=pi/2 et y=-pi/2 StudySmarterFigure 10. Graphique de la fonction arctangente


De plus, comme les valeurs de \(\theta\) sont généralement données entre \(0\) et \(2\pi\), tu dois également effectuer une correction si l'angle que tu obtiens de la calculatrice est négatif. Le tableau suivant résume comment trouver \(\theta\).


Tableau 2. Relation entre le signe de \(x\) et l'angle \(\theta\)

QuadrantSigne de \(x\)Signe de \N(y\N)\N- (\N-)
I\(+\)\(+\)\(\theta=\arctan\left(\dfrac{y}{x}\right)\N- \N- \N- \N- \N- \N- \N- \N)
II\(-\)\(+\)\(\theta=\arctan\left(\dfrac{y}{x}\right)+\pi\)
III\(-\)\(-\)\(\theta=\arctan\left(\dfrac{y}{x}\right)+\pi\)
IV\(+\)\(-\)\(\theta=\arctan\left(\dfrac{y}{x}\right)+2\pi\)


Considérons le point \N( P= (-2,1) \N).

  1. Dans quel quadrant se trouve \N(P) ?
  2. Trouve sa coordonnée \N(r\N).
  3. Trouve sa coordonnée \N(\Ntheta\N).


Solution :

  1. Puisque la coordonnée \(x) est négative et que la coordonnée \(y) est positive, le point \(P) se trouve dans le deuxième quadrant (II).
  2. Cette étape est assez simple, il suffit d'utiliser la formule pour \N(r\N), c'est-à-dire
    \N[ \Nbegin{align} r &= \Nsqrt{x^2+y^2}]. \N- &= \sqrt{(-2)^2+1^2} \N&= \Nsqrt{4+1} \N&= \sqrt{5}.\Nend{align} \]
  3. Tu viens de trouver que \N(P\N) est sur le second quadrant, alors utilise une calculatrice et trouve que
    \N[\NBegin{align} \theta &= \arctan{\left( \frac{1}{-2}\right)}+\pi \\\ne &= \arctan{\left(-0.5\right)}+\pi \ne &= -0.463647+3.141592 \ne &= 2.677945.\N-nd{align} \N]

Comment convertir les coordonnées polaires en coordonnées rectangulaires ?

Supposons maintenant que l'on te donne un point en coordonnées polaires et que tu veuilles savoir comment exprimer ce point en coordonnées rectangulaires. Dans ce cas, tu peux aussi utiliser le même diagramme du triangle droit qui relie \N(x), \N(y), \N(r) et \N(thêta).


Coordonnées polaires un point sur le plan cartésien affichant à la fois ses coordonnées rectangulaires et ses coordonnées polaires StudySmarterFigure 11. Un point du plan représenté en coordonnées polaires et rectangulaires


Concentre-toi sur l'angle \(\theta\). Comme tu as un triangle droit, tu peux écrire le sinus de l'angle comme suit :

\[ \sin{\theta} = \frac{y}{r}\].

De même, le cosinus de l'angle est :

\[ \cos{\theta} = \frac{x}{r}\]

En résolvant chaque expression pour \(x\N) et \N(y\N), tu obtiendras :

\N[ x=r\N,\Ncos{\theta}\N]

et

\N[ y=r\,\Nsin{\theta}\N]].

Contrairement au passage des coordonnées rectangulaires aux coordonnées polaires, les expressions ci-dessus ne requièrent aucune considération particulière. Elles sont aussi simples que possible !


Tu as trouvé précédemment que le point \(P=(-2,1) \N) avait :

\N[ r = \sqrt{5}\N]

et

\N[ \Ntheta = 2,677945 \N].

Vérifie que les valeurs ci-dessus sont correctes.


Solution :

Pour trouver la coordonnée \(x\), utilise :

\N[ x = r \N, \Ncos{\theta},\N]

Utilise donc une calculatrice et trouve :

\[ \begin{align} x &= \sqrt{5} \cdot \cos{2.677945} \\ &= -2. \N- [end{align}\N-]

Pour la coordonnée \(y\), utilise plutôt :
\[ y = r\, \sin{\theta}\]

c'est-à-dire

\[ \begin{align} y &= \sqrt{5} \cdot \sin{2.677945} \\ &= 1. \N- [end{align}\N]

Les valeurs ci-dessus sont précisément les coordonnées rectangulaires du point \(P\).

Graphiques de coordonnées polaires

Tu peux utiliser plusieurs ressources électroniques pour représenter graphiquement des points en coordonnées polaires. Par exemple, dans Geogebra, tu peux représenter graphiquement un point \((r,\theta)\) en tapant \((r;\theta)\). De nombreuses calculatrices graphiques te permettent également de tracer des points à l'aide de coordonnées polaires, tout comme des programmes et des langages de programmation tels que Python, Octave et Matlab. Pour plus d'informations sur la façon de tracer des courbes polaires, voir l'article Courbes polaires.

Exemples de conversion entre les coordonnées polaires et les coordonnées rectangulaires

Tu trouveras ici quelques exemples de conversion entre les deux systèmes de coordonnées !

Exemples de conversion des coordonnées rectangulaires en coordonnées polaires

Pour ces exemples, suppose que l'on te donne un point en coordonnées rectangulaires et que tu veuilles le trouver écrit en coordonnées polaires.


Convertis le point
\N[ P= \Ngauche(-2\sqrt{3},-2\Ndroite)\N]

des coordonnées rectangulaires aux coordonnées polaires.


Solution :

Tout d'abord, note que ce point se trouve dans le troisième quadrant puisque \(x\N) et \N(y\N) sont tous deux négatifs.

Trouve ensuite \(r\) en utilisant

\[r=\sqrt{x^2+y^2},\]

c'est-à-dire

\[\begin{align}r&=\sqrt{\left(-2\sqrt{3}\right)^2+(-2)^2} \N- &=\sqrt{4(3)+4} \N- &= \sqrt{12+4} \N- &= \sqrt{16}\N- &=4.\N- [end{align}\N]


Trouve ensuite thêta. Comme le point se trouve dans le troisième quadrant, tu devras utiliser [\Ntheta=\Narctan\Nà gauche(\Nfrac{y}{x}\Nà droite)+\Npi,\N].

c'est-à-dire

\[\begin{align}\theta&=\arctan\left(\frac{-2}{-2\sqrt{3}}\right)+\pi \\\N- &=\arctan\left(\dfrac{1}{\sqrt{3}}\right)+\pi \N- &=\dfrac{\pi}{6}+\pi \N- &=\dfrac{7\pi}{6}.\N- end{align}\N-]

Ainsi, le point \N(\Nà gauche(-2\sqrt{3},-2\Nà droite)\Nen coordonnées polaires est \N(\Nà gauche(4,\Ntfrac{7\pi}{6}\Nà droite)\N).

Voici un autre exemple.

Convertit le point

\[ Q = \left(\tfrac{3\sqrt{2}}{2},-\tfrac{3\sqrt{2}}{2}\rright)\]]

des coordonnées rectangulaires aux coordonnées polaires.


Solution :

Commence par noter que ce point se trouve dans le quatrième quadrant car \(x\N) est positif et \N(y\N) est négatif.


Trouve maintenant \N(r\N) comme d'habitude, c'est-à-dire

\[\begin{align} r &= \sqrt{\left(\dfrac{3\sqrt{2}}{2}\right)^2+\left(-\dfrac{3\sqrt{2}}{2}\right)^2} \N- &= \sqrt{\dfrac{9\cdot2}{4}+\dfrac{9\cdot2}{4}} \N- &=\sqrt{\dfrac{9}{2}+\dfrac{9}{2}}\N- &=\sqrt{9} \N- &=3.\N- [end{align}\N]

Tu as trouvé précédemment que le point se trouve sur le quatrième quadrant, tu devras donc utiliser

\N[ \Ntheta = \Narctan{\Ngauche( \Nfrac{y}{x} \Ndroite)}+2\Npi.\N]

Avant de continuer, note que les valeurs de \(x\N) et \N(y\N) sont les mêmes, mais avec des signes opposés. Cela signifie que

\N[ \Nfrac{y}{x}=-1,\N]

tu n'as donc pas besoin d'écrire l'énorme fraction entière, car elle se simplifie en \N(-1\N). Sachant cela,

\N- [\N- Début{align} \theta &= \arctan{-1}+2\pi \\\N &= -\frac{\pi}{4}+2\pi \N &= \frac{7\pi}{4}.\Nend{align}\N]

Cela signifie que le point \(Q\) écrit en coordonnées polaires est

\[ Q = \Nà gauche(3, \Nfrac{7\pi}{4}\Nà droite).\N]

Exemples de conversion des coordonnées polaires en coordonnées rectangulaires

Pour l'exemple suivant, suppose que l'on te donne un point en coordonnées polaires et que tu souhaites savoir comment il s'écrit en coordonnées rectangulaires.

Convertis le point

\[\left(4,-\tfrac{\pi}{3}\right)\]

des coordonnées polaires aux coordonnées rectangulaires.


Solution :

Commence par trouver \(x\) en utilisant la formule \(x=r\cos(\theta)\).

\N- [\N- Début{align} x&=4\cos\Nà gauche(-\Ndfrac{\pi}{3}\Nà droite) \N- &= 4\Nà gauche(\Ndfrac{1}{2}\Nà droite) \N- &=2.\NFin{align}\N]

Trouve ensuite \N(y\N), en utilisant la formule \N(y=r\Nsin(\Ntheta)\N).

\[\begin{align} y&=4\sin\left(-\dfrac{\pi}{3}\right) \\ &= 4\left(-\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right) \\ &=-2\sqrt{3}.\end{align}\]

Ainsi, le point \N(\Ngauche(4,-\tfrac{\pi}{3}\Ndroite)\N) en coordonnées cartésiennes est \N((2,-2\sqrt{3})\N)\N).

Voici un dernier exemple.

Convertir le point

\[\left(5,\tfrac{3\pi}{4}\right)\]

des coordonnées polaires aux coordonnées rectangulaires.


Solution :

Trouve d'abord \(x\) en utilisant la formule \(x=r\cos(\theta)\).

\N-[\N-[\N-]x&=5\cos\Nà gauche(\N-{dfrac{3\pi}{4}\Nà droite) \N-[\N-]5\Nà gauche(-\N-{dfrac{\sqrt{2}}{2}\Nà droite) \N-\N-{dfrac{5\sqrt{2}}{2}.\N-[\N-]\N-[\N-]\N-[\N-]\N-[\N-]\N-[\N-]Fin{align}}]

Trouve ensuite \N(y\N), en utilisant la formule \N(y=r\sin(\Ntheta)\N).

\[\begin{align} x&=5\sin\left(\dfrac{3\pi}{4}\right) \\ &= 5\left(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\right) \\ &=\dfrac{5\sqrt{2}}{2}.\end{align}\]

Par conséquent, le point \N(\Ngauche(5,\Ntfrac{3\pi}{4}\Ndroite)\N) en coordonnées cartésiennes est \N(\Ngauche(-\Ntfrac{5\sqrt{2}}{2},\Ntfrac{5\sqrt{2}{2}{2}\Ndroite)\N).

Ne t'inquiète pas si ta calculatrice ne te donne pas les valeurs exactes des fonctions trigonométriques. Si tu donnes une valeur décimale, la réponse est toujours la même.


Coordonnées polaires - Principaux enseignements

  • Le système de coordonnées polaires est un système d'étiquetage des points du plan en fonction de leur distance à l'origine et de leur angle par rapport à l'axe x positif.
  • Il y a plusieurs façons de représenter un point donné en coordonnées polaires.
  • Lorsque tu convertis des coordonnées rectangulaires en coordonnées polaires, fais attention au quadrant dans lequel se trouve ton point et assure-toi d'utiliser la fonction arctangente appropriée.


How we ensure our content is accurate and trustworthy

At StudySmarter, we have created a learning platform that serves millions of students. Meet the people who work hard to deliver fact based content as well as making sure it is verified.

Content Quality Monitored by:

Creator Avatar

Gabriel Freitas

AI Engineer at StudySmarter

Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models' (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.

Go beyond learning with StudySmarter

Explore jobs and companies

Explore thousands of jobs and companies.

Land your dream job
Find degree and university

Find a degree & university that meets your goals.

Find opportunities
Logo

About StudySmarter

StudySmarter is a global EdTech platform helping millions of students learn faster and succeed in exams like GCSE, A Level, SAT, ACT, and Abitur. Our expert-reviewed content, interactive flashcards, and AI-powered tools support learners across STEM, Social Sciences, Languages, and more.

Table of Contents

Sign up for our free learning platform!

Access subjects, mock exams, and features to revise more efficiently. All 100% free!

Get your free account!
Cta Image