Zomercursus Wiskunde. Module 7 Poolcoördinaten (versie 22 augustus 2011)



Vergelijkbare documenten
1 Inleiding. Zomercursus Wiskunde. Poolcoördinaten (versie 27 juni 2008) Katholieke Universiteit Leuven Groep Wetenschap & Technologie.

2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak

IJkingstoets burgerlijk ingenieur september 2013: algemene feedback

Zomercursus Wiskunde. Module 4 Limieten en asymptoten van rationale functies (versie 22 augustus 2011)

Voorkennis wiskunde voor Biologie, Chemie, Geografie

De beeldpunten P en P van gelijke hoeken vallen samen. y 1 P=P' cos α

IJkingstoets burgerlijk ingenieur juni 2014: algemene feedback

Zomercursus Wiskunde. Katholieke Universiteit Leuven Groep Wetenschap & Technologie. September 2008

2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak. Veronderstel dat een kromme in het vlak gegeven is door een parametervoorstelling


Voorkennis wiskunde voor Bio-ingenieurswetenschappen

Wiskunde D vwo Lineaire algebra. Presentatie Noordhoff wiskunde Tweede Fase congres 19 november 2015 Harm Houwing en John Romkes

Zomercursus Wiskunde. Katholieke Universiteit Leuven Groep Wetenschap & Technologie. September 2008

Uitgewerkte oefeningen

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

Correcties en verbeteringen Wiskunde voor het Hoger Onderwijs, deel A.

8.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Bereken het snijpunt van 3x + 2y = 6 en -2x + y = 3

Aanvulling bij de cursus Calculus 1. Complexe getallen

Zomercursus Wiskunde. Grafieken van functies en krommen (versie 14 augustus 2008)

10.0 Voorkennis. cos( ) = -cos( ) = -½ 3. [cos is x-coördinaat] sin( ) = -sin( ) = -½ 3. [sin is y-coördinaat] Willem-Jan van der Zanden

Analytische Meetkunde. Lieve Houwaer, Unit informatie, team wiskunde

Complexe getallen: oefeningen

IJkingstoets Wiskunde-Informatica-Fysica 29 juni Nummer vragenreeks: 1

6.1 Eenheidscirkel en radiaal [1]

Les 1 Kwadraat afsplitsen en Verzamelingen

P is nu het punt waarvan de x-coördinaat gelijk is aan die van het punt X en waarvan de y-coördinaat gelijk is aan AB (inclusief het teken).

Wiskundige notaties. Afspraken. Associatie K.U.Leuven

Dossier 4 VECTOREN. Dr. Luc Gheysens. bouwstenen van de lineaire algebra

Formuleverzameling. Logaritmische en exponentie le functie. Trigoniometrische functies. Sinus-en cosinusregel in een driehoek.

IJkingstoets Wiskunde-Informatica-Fysica 1 juli 2015 Oplossingen

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 18 juni uur. Achter dit examen is een erratum opgenomen.

IJkingstoets burgerlijk ingenieur september 2013: algemene feedback

Hoofdstuk 8 : Complexe getallen

Cijfer = totaal punten/10 met minimum 1

Ijkingstoets industrieel ingenieur aangeboden door UGent en VUB op 15 september 2014: algemene feedback

Oefenzitting 2: Parametrisaties.

Eindopdracht Wiskunde en Cultuur 2-4: Geostationaire satellieten Door: Yoeri Groffen en Mohamed El Majoudi Datum: 20 juni 2011

Boldriehoeken op een wereldkaart. 1. Op zoek naar de kortste afstand

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 4 juni Formuleboekje voor de Europese scholen Niet-programmeerbare, niet-grafische rekenmachine

Verloop van goniometrische en cyclometrische functies

Examen VWO. Wiskunde B Profi

UNIFORM EINDEXAMEN MULO tevens TOELATINGSEXAMEN VWO/HAVO/NATIN 2007

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Wiskunde: goniometrie en meetkunde. 22 juli dr. Brenda Casteleyn

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 5 juni 2008 ( s morgens) Niet-programmeerbare, niet-grafische rekenmachine

Poolcoördinaten (kort)

6 - Geschiedenis van het getal Pi

1.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los op: 6x + 28 = 30 10x.

Voorbereidende sessie toelatingsexamen

opdrachten bij hoofdstuk 7 Lijnen cirkels als PDF

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 2 woensdag 18 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Vlakke meetkunde. Module Geijkte rechte Afstand tussen twee punten Midden van een lijnstuk

Aanvulling basiscursus wiskunde. A.C.M. Ran

(Assistenten zijn Sofie Burggraeve, Bart Jacobs, Annelies Jaspers, Nele Lejon, Daan Michiels, Michael Moreels, Berdien Peeters en Pieter Segaert).

G Biochemie & Biotechnologie, Chemie, Geografie. K Geologie, Informatica, Schakelprogramma s

De wortel uit min één, Cardano, Kepler en Newton

Formuleverzameling. Logaritmische en exponentie le functie. Trigoniometrische functies. Sinus-en cosinusregel in een driehoek.

Exacte waarden bij sinus en cosinus

sin 1 sin cos sec tan.sin sin cos cos cos cos cos

7.0 Voorkennis. tangens 1 3. Willem-Jan van der Zanden

0. voorkennis. Periodieke verbanden. Bijzonder rechthoekige driehoeken en goniometrische verhoudingen

8.1 Rekenen met complexe getallen [1]

Ijkingstoets industrieel ingenieur aangeboden door UGent en VUB op 30 juni 2014: algemene feedback

Opgave 1 Bestudeer de Uitleg, pagina 1. Laat zien dat ook voor punten buiten lijnstuk AB maar wel op lijn AB geldt: x + 3y = 5

Appendix B: Complexe getallen met Cabri Geometry II 1

16.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los op in 2x + 3i = 5x + 6i -3x = 3i x = -i

9.1 Recursieve en directe formules [1]

6.0 Voorkennis AD BC. Kruislings vermenigvuldigen: Voorbeeld: 50 10x ( x 1) Willem-Jan van der Zanden

IJkingstoets september 2015: statistisch rapport

Studiewijzer Calculus 1 voor Bouwkunde (2DB80) cursus 2011/2012

Oefeningen analytische meetkunde

Vectoranalyse voor TG

VISUALISATIE VAN KROMMEN EN OPPERVLAKKEN. 1. Inleiding

Machtsfuncties, Exponentiële, en Logaritmische Krommen

IJkingstoets september 2015: statistisch rapport

IJkingstoets september 2015: statistisch rapport

voorkennis wiskunde voor Farmaceutische wetenschappen en Biomedische wetenschappen

Uitleg van de Hough transformatie

De grafiek van een lineair verband is altijd een rechte lijn.

6. Toon aan dat voor alle 2]0; ß [ geldt dat sin <<tan Onderstel dat de functie f afleidbaar in ]a; +1[ is en dat Toon aan dat!+1 f ) = A.!+1 f

Wiskunde voor relativiteitstheorie

IJkingstoets burgerlijk ingenieur-architect september 2018: feedback deel wiskunde

IJkingstoets burgerlijk ingenieur-architect september 2018: feedback deel wiskunde

1 Vlaamse Wiskunde Olympiade : Eerste Ronde.

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 20 mei uur

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 11 juni 2007 ( s morgens) Zakrekenmachine die niet grafisch en niet programmeerbaar is.

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 1 dinsdag 25 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

exponentiële standaardfunctie

Het installatiepakket haal je af van de website

Extra oefeningen wiskunde 3lawe 3wet Transformaties, Stelling van Thales, Homothetie. Meetkunde. Transformaties en Stelling van Thales.

Noorderpoortcollege School voor MBO Stadskanaal. Reader. Wiskunde MBO Niveau 4 Periode 8. M. van der Pijl. Transfer Database

dx; (ii) * Bewijs dat voor elke f, continu ondersteld in [0, a]: dx te berekenen.(oef cursus) Gegeven is de bepaalde integraal I n = π

IJkingstoets Wiskunde-Informatica-Fysica september 2018: algemene feedback

Hoofdstuk 10 Meetkundige berekeningen

F3 Formules: Formule rechte lijn opstellen 1/3

Basiskennistoets wiskunde

Examen VWO. Wiskunde B1 (nieuwe stijl)

Examen Wiskundige Basistechniek 15 oktober 2011

Wiskundige Technieken 1 Uitwerkingen Hertentamen 23 december 2014

Delta Nova. Delta Nova Analyse deel 1 3 lesuren. Delta Nova bestaat voor de eerste en tweede graad uit:

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 donderdag 24 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Transcriptie:

Katholieke Universiteit Leuven September 2011 Module 7 Poolcoördinaten (versie 22 augustus 2011)

Inhoudsopgave 1 Poolcoördinaten 1 2 Poolvergelijkingen 3 21 Cartesiaanse coördinaten versus poolcoördinaten 3 22 Poolvergelijking 3 3 Transformatie formules 5 31 Van poolcoördinaten naar cartesiaanse coördinaten 5 32 Van cartesiaanse coördinaten naar poolcoördinaten 5 4 Etra Oefening 7 5 Oplossingen 7

7-1 1 Poolcoördinaten Y y p 1 o 1 θ r X fig 1 In fig1 worden er op twee verschillende manieren coördinaten gegeven aan het punt p Een eerste manier zijn de gebruikelijke cartesiaanse coördinaten (, y) De getallen en y zijn hier afstanden (met een teken), respectievelijk op de X-as en de Y -as Het andere koppel coördinaten (r,θ) zijn ook twee getallen die het punt p eenduidig bepalen Met eenduidig bedoelen we dat je slechts 1 punt kan aanduiden op de figuur als de coördinaten gegeven zijn r is de afstand van de oorsprong o tot p r is dus een positief reëel getal θ is het maatgetal van de georiënteerde hoek tussen de positieve X-as en het lijnstuk op, uitgedrukt in radialen (r,θ) wordt een koppel poolcoördinaten van p genoemd Oefening 1 Geef een koppel poolcoördinaten voor de punten a,b,c en d uit de onderstaande figuur Teken op onderstaande figuur de punten p 1 tot en met p 9

7-2 b c o 1 a X d a (,) p 3 (2, 13π 6 ) b (,) p 4 (3, 27π) c (,) p 5 (1, 1) d (,) p 6 (2, 11π 6 ) p 7 (0, 0) p 1 (2, π 6 ) p 8 (0, 1) p 2 (2, 7π 6 ) p 9 (0, 10π) In deze oefening stelde je vast dat één punt verschillende koppels poolcoördinaten kan hebben Dit is niet het geval bij cartesiaanse coördinaten Bv elk koppel van de vorm (2, π 6 +2kπ) met k Z is een stel poolcoördinaten van het punt p 1 Meer algemeen zijn de koppels (r, θ + 2kπ) met k Z verschillende stellen poolcoördinaten van hetzelfde punt Voor de oorsprong o is er nog meer vrijheid Elk koppel (0,θ) met θ R is een stel poolcoördinaten van o Dus als een koppel poolcoördinaten gegeven is kan je juist één punt tekenen met die coördinaten, maar als een punt in het vlak gegeven is, kan je verschillende koppels poolcoördinaten geven voor dat punt Indien θ [0, 2π[ en r R + 0, noemt men (r,θ) de poolcoördinaten van een punt p Oefening 2 Geef alle koppels poolcoördinaten van het punt met gegeven poolcoördinaten (2, 12) Oefening 3 Geef van de volgende punten gegeven in poolcoördinaten het stel poolcoördinaten met θ [0, 2π[ :

7-3 1 p(5, 7π 2 ) 2 q(3, 15π 4 ) 2 Poolvergelijkingen 21 Cartesiaanse coördinaten versus poolcoördinaten Oefening 4 Teken in onderstaand cartesiaans assenstelsel de punten (,y) waarvoor 2 + y 2 = 4 Geef de vergelijkingen van deze figuur in poolcoördinaten Y 1 o 1 X Het nut van poolcoördinaten is onder andere dat sommige vergelijkingen eenvoudiger worden in poolcoördinaten dan in cartesiaanse coördinaten Een duidelijk voorbeeld hiervan is een cirkel met centrum in de oorsprong Dit is een tweedegraadsvergelijking in cartesiaanse coördinaten en een eerstegraadsvergelijking in poolcoördinaten Omgekeerd zijn er ook vergelijkingen die eenvoudiger zijn in cartesiaanse coördinaten Bv de rechte = 2, een rechte die niet door de oorsprong gaat We zullen later zien wat de vergelijking hiervan is in poolcoördinaten 22 Poolvergelijking Oefening 5 In de figuur hieronder zijn de punten getekend die voldoen aan de 1ste graadsvergelijking 2r = θ met r 0 Deze kromme noemt men een Archimedische spiraal

7-4 Het punt met poolcoördinaten (5, 10) voldoet aan de vergelijking Duid het aan op de figuur Voldoet het koppel (5, 10 2π) aan de vergelijking? Ligt het punt met poolcoördinaten (5, 10 2π) op de kromme? Een vergelijking van een kromme in poolcoördinaten wordt een poolvergelijking van die kromme genoemd Een punt p behoort tot een kromme met gegeven poolvergelijking als en slechts als een stel poolcoördinaten van p voldoet aan de poolvergelijking Deze zijn niet noodzakelijk de poolcoördinaten van het punt p Merk op dat θ steeds uitgedrukt wordt in radialen! Oefening 6 Maak een tabel om bij enkele waarden van θ de bijhorende waarde van r te berekenen en maak een schets van de volgende krommen : 1 r = 1 θ voor θ > 0 (hyperbolische spiraal) 2 r = cos 2θ (rozet) 3 r = θ sin θ voor 0 < θ < π

7-5 3 Transformatie formules 31 Van poolcoördinaten naar cartesiaanse coördinaten Veronderstel dat p een punt is met poolcoördinaten (r,θ) (zie fig 1) De cartesiaanse coördinaten (,y) worden dan gegeven door { = r cos θ y = r sin θ Merk op dat een ander stel poolcoördinaten van p hetzelfde koppel (, y) oplevert We kunnen dus besluiten dat indien een stel poolcoördinaten (r, θ) van een punt p gegeven is, dan worden de cartesiaanse coördinaten gegeven door { = r cos θ (1) y = r sin θ Oefening 7 Geef de cartesiaanse coördinaten van de volgende punten met gegeven poolcoördinaten: 1 p(2, 17π 6 ) 2 q(5, 5π 4 ) 32 Van cartesiaanse coördinaten naar poolcoördinaten Stel nu dat de cartesiaanse coördinaten (,y) van een punt p gegeven zijn We zoeken nu een stel poolcoördinaten (r,θ) Uit (1) leiden we af dat 2 + y 2 = r 2, dus r = 2 + y 2 Substitueren we r = 2 + y 2 in (1), dan krijgen we : cos θ = sin θ = Dit stelsel bepaalt ondubbelzinnig de hoek θ 2 +y 2 y 2 +y 2 Voorbeeld 31 Geef een koppel poolcoördinaten van het punt p met als cartesische coördinaten ( 2, 6): r = 2 + 6 = 8 = 2 2 Uit cos θ = 1 volgt θ = 2π of θ = 4π 2 3 3 Uit sin θ = 3 volgt θ = π of θ = 2π 2 3 3 Antwoord : (2 2, 2π) 3

7-6 Oefening 8 Geef een koppel poolcoördinaten van de volgende punten met gegeven cartesische coördinaten: 1 p( 1, 1) 2 q( 1 2, 3 2 ) Oefening 9 Stel met behulp van de transformatieformules een poolvergelijking op voor de rechte met vergelijking = 2 Oefening 10 Geef de cartesiaanse vergelijking van de kromme met poolvergelijking 1 r = 2 2 r = 1 cos θ We geven nog een andere omschrijving van hoe we θ kunnen vinden, gegeven de cartesiaanse coördinaten en y Hiervoor herhalen we eerst de definitie van de functie boogtangens De tangensfunctie op R heeft geen inverse functie Er zijn bijvoorbeeld oneindig veel hoeken θ waarden waarvoor tan θ = 1 Om een inverse functie van de tangensfunctie te kunnen definiëren zullen we het definitiegebied beperken tot ] π 2, π 2 [ tangensfunctie op R bgtan 4 tan 4 atan 3 3 2 2 1 1 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 3 2 1 0 1 2 3 4 4 4 3 2 1 0 1 2 3 4 We noteren de inverse functie van de tangensfunctie beperkt tot ] π, π [ met bgtan of 2 2 arctan Het bereik van deze functie is bijgevolg ] π, π[ 2 2 Voor θ ] π, π[ geldt dan: y = tanθ θ = arctany Bijvoorbeeld tan π = 1 en 2 2 4 arctan 1 = π 4 Oefening 11 Bereken arctan(tan π 4 )

7-7 Vermits arctan niet de inverse is van de tangensfunctie op R geldt niet altijd dat arctan(tanθ) = θ Dit geldt enkel voor hoeken θ in het 1ste en het 4de kwadrant Voor hoeken in het 2de en 3de kwadrant kunnen we schrijven dat θ = arctan(tanθ) + π Keren we nu terug naar het zoeken van θ gegeven en y θ vinden we door het stelsel cos θ = sin θ = 2 +y 2 y 2 +y 2 op te lossen Dus als 0 is tanθ = y Als > 0 dan ligt θ in het 1ste of het 4de kwadrant, als < 0 dan ligt θ in het 2de of het 3de kwadrant We kunnen dus besluiten dat θ = arctan y > 0 = arctan y + π < 0 = π = 0,y > 0 2 = π = 0,y < 0 2 Voorbeeld 32 We nemen weer het punt p met als cartesische coördinaten ( 2, 6) en zoeken de poolcoördinaten van dit punt: r = 2 + 6 = 8 = 2 2 < 0 dus θ = arctan y + π = arctan 6 2 + π = arctan( 3) + π = π 3 + π = 2π 3 Antwoord : (2 2, 2π 3 ) 4 Etra Oefening Oefening 12 Stel de poolvergelijking op van een cirkel met straal a en centrum (0,a) 5 Oplossingen 2 (2, 12 + 2kπ) 3 (a) p(5, 3π 2 ) (b) q(3, 7π 4 ) 7 (a) p( 3, 1) (b) q( 5 2 2, 5 2 2 ) 8 (a) r = 2 en θ = 5π 4

7-8 (b) r = 1 en θ = π 3 10 (a) 2 + y 2 = 4 (b) = 1 12 r = 2a sin θ