Spherical and Cylindrical Coordinates

球坐标系

在学术界内,关于球坐标系的标记有好几个不同的约定。按照国际标准化组织建立的约定 (ISO 31-11) ,径向距离、天顶角、方位角,分别标记为 。这种标记在世界各地有许多使用者。通常,物理界的学者也采用这种标记。而在数学界,天顶角与方位角的标记正好相反: 被用来代表天顶角, 被用来代表方位角。数学界的球坐标标记是 。这种标记的优点是较广的相容性;在二维极坐标系与三维圆柱坐标系里, 都同样地代表径向距离, 也都同样地代表方位角。本条目采用的是物理标记约定。

 

假设 P 点在三维空间的位置的三个坐标是 。那么, 0 ≤r 是从原点到 P 点的距离, 0 ≤θ ≤ π 是从原点到 P 点的连线与正 z-轴的夹角, 0 ≤ φ < 2π 是从原点到 P 点的连线在 xy-平面的投影线,与正 x-轴的夹角。

这里, 代表天顶角, 代表方位角。 当 时, 与 都一起失去意义。当 或 时, 失去意义。

 

Spherical coordinates ( r, φ, θ) as commonly used in physics: radial distance r, polar angle θ ( theta), and azimuthal angle φ ( phi). The symbol ρ ( rho) is often used instead of r.

 

Spherical coordinates ( r, θ, φ) as often used in mathematics: radial distance r, azimuthal angle θ, and polar angle φ. The meanings of θ and φ have been swapped compared to the physics convention.

 

 

圆柱坐标系cylindrical coordinate system)是一种三维坐标系统。它是二维极坐标系往 z-轴的延伸。添加的第三个坐标 专门用来表示 P 点离 xy-平面的高低。按照国际标准化组织建立的约定 (ISO 31-11) ,径向距离、方位角、高度,分别标记为 。

如图右,P 点的圆柱坐标是 。

  • 是 P 点与 z-轴的垂直距离。
  • 是线 OP 在 xy-面的投影线与正 x-轴之间的夹角。
  • 与直角坐标的 等值。

 

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