質問<1938>
「「直交座標→極座標」」
日付 2004/9/7
質問者 やま


直交座標で表したとき
(r,y)=(\(\sqrt{\quad}\)3+1,\(\sqrt{\quad}\)3-1)となる点を
極座標(r,θ)で表せ。
ただし、arccos,arcsin,arctanなどの
逆三角関数の記号を使わないこと。

苦手な数学で考え込んでいます。宜しくお願いします。

★希望★完全解答★

お便り
日付 2004/9/8
回答者 underbird


from UnderBird

>直交座標で表したとき
>(r,y)=(\(\sqrt{\quad}\)3+1,\(\sqrt{\quad}\)3-1)となる点を
上のrはxの誤りですね。

点A(x、y)=(\(\sqrt{\quad}\)3+1,\(\sqrt{\quad}\)3-1)と原点O(0,0)との距離がrですから
OA=r=\(\sqrt{\quad}\){(\(\sqrt{\quad}\)3+1)^2+(\(\sqrt{\quad}\)3-1)^2}=2\(\sqrt{\quad}\)2
線分OAとx軸の正の向きとのなす角をθとすると
sinθ=(\(\sqrt{\quad}\)3-1)/(2\(\sqrt{\quad}\)2)=(\(\sqrt{\quad}\)6-\(\sqrt{\quad}\)2)/4
これはθ=15°、弧度法ならπ/12ですね。
実際、加法定理を用いて確かめてみると
sin15°=sin(45°-30°)=sin45°cos30 °-cos45°sin30°
     =(\(\sqrt{\quad}\)2/2)×(\(\sqrt{\quad}\)3/2)-(\(\sqrt{\quad}\)2/2)×(1/2)
     =(\(\sqrt{\quad}\)6-\(\sqrt{\quad}\)2)/4
となってますね。
以上から、(r,θ)=(2\(\sqrt{\quad}\)2,π/12)

お便り
日付 2004/9/8
回答者 wakky


(r,y)というのは(x,y)という意味だと思います。

(解答)
まず(x,y)=(\(\sqrt{\quad}\)3+1,\(\sqrt{\quad}\)3-1)だから
(r,θ)において、rは原点と(\(\sqrt{\quad}\)3+1,\(\sqrt{\quad}\)3-1)を結ぶ線分の長さ
ということになりますね。
つまり
r=\(\sqrt{\quad}\){(\(\sqrt{\quad}\)3+1)^2+\(\sqrt{\quad}\)3-1)^2}
 =\(\sqrt{\quad}\)8=2\(\sqrt{\quad}\)2
次に
x=rcosθ,y=rsinθですから
2\(\sqrt{\quad}\)2cosθ=\(\sqrt{\quad}\)3+1
2\(\sqrt{\quad}\)2sinθ=\(\sqrt{\quad}\)3-1 より
cosθ=(\(\sqrt{\quad}\)6+\(\sqrt{\quad}\)2)/4
sinθ=(\(\sqrt{\quad}\)6-\(\sqrt{\quad}\)2)/4
普通はこれでθが求められるんですが、これではわかりませんね。
それでちょっと工夫して
sinθ+cosθ=\(\sqrt{\quad}\)6/2だから
これを合成して
\(\sqrt{\quad}\)2sin{θ+(π/4)}=\(\sqrt{\quad}\)6/2
よって
sin{θ+(π/4)}=\(\sqrt{\quad}\)3/2
題意から0 < θ < π/4
π/4 < θ+(π/4) < π/2 より
θ+(π/4)=π/3
よって
θ=(π/3)-(π/4)=π/12(=15°)