Kann mir jemand helfen, Polarkoordinaten 2D besser zu verstehen?

Ich habe viel Algebra in Polarkoordinaten gemacht, aber jetzt verwirren mich einige grundlegende Dinge. Ein allgemeiner Vektor in kartesischen Koordinaten kann geschrieben werden als v = X X ^ + j j ^ . Und in Polarkoordinaten ist es R R ^ + ϕ ϕ ^ Wo ϕ ist der Winkel, den der Vektor mit der x-Achse bildet. Jetzt möchte ich sagen, die Vektoren schreiben X ^ + j ^ Und X ^ j ^ in Polarkoordinaten. Wie mache ich das? werden sie sein 2 R ^ + π / 4 ϕ ^ Und 2 R ^ π / 4 ϕ ^ ? Ich war verwirrt, weil ein Vektorfeld, das radial nach außen geht, so aussehen wird v = R R ^ . Und so haben Polarkoordinaten die beiden genannten Vektoren die gleiche Darstellung. Übersehe ich hier etwas? Ich verstehe, dass die Basisvektoren für Polarkoordinaten an jedem Punkt im 2D-Raum unterschiedlich sind, aber sollte ein Vektor, der irgendwo auf der 2D-Ebene beschrieben wird, nicht eindeutig durch ein r und Theta beschrieben werden?

Würdest du deine Frage präzisieren? V=rr ist ein Vektorfeld. aber x + y ist ein Vektor. x + y ist also ein spezifischer Vektor im Vektorfeld V = rr. Ein Vektor und ein Vektorfeld können beide eindeutig in Polarkoordinaten beschrieben werden.
oh ... ich werde es versuchen. Nehmen wir zum Beispiel das Vektorfeld V=rr. am Punkt (0,3) wird dieses Vektorfeld einen Vektor haben, der in Richtung der y-Achse zeigt und die Größe 3 hat, was in karetschen Koordinaten 0x + 3y ist. Aber auch an dieser Stelle hat das Vektorfeld den Wert 3r. entspricht also der Vektor 0x+3y dem Vektor 3r? oder der Vektor 3r + π / 2 ϕ ^ ? Ich würde letzteres denken, weil nur der Vektor 3r nicht die Richtung des Vektors angibt. Dann sollte aber ein radial nach außen weisendes Vektorfeld aussehen R R ^ + ϕ ϕ ^ ?

Antworten (1)

Sie müssen die entsprechenden Werte von berechnen R Und ϕ , Ja.

R wird mit dem Satz des Pythagoras und gefunden ϕ mit einer der trigonometrischen Beziehungen für rechtwinklige Dreiecke. Ich bin mir nicht sicher, wo Ihre Nummern sind 2 Und π / 4 kommen aus weil R Und ϕ wird abhängen X Und j . Es sei denn, Ihre X Und j sind in Ihrem Szenario natürlich festgelegt. Im Allgemeinen könnten diese Gleichungen Folgendes tun:

R = X 2 + j 2
ϕ = arctan ( j X )

Die von mir gewählten Vektoren sind daher (1,1) und (1,-1). ( 2 ) Und π / 4 . im Gegensatz zu einem allgemeinen Vektor, der (x, y) ist. Wie erklären Sie trotzdem das Vektorfeld? R R ^ ? Oder vielleicht konkreter, woher kommt der Vektor 3 R ^ Punkt? Wenn es (3,0) ist, sollte das Vektorfeld nicht R R ^ nur auf der x-Achse definiert werden?