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雙極座標


雙極座標是一個二維座標系統。有兩種常用的雙極座標定義型別,第一種定義如下:

x=(asinhv)/(coshv-cosu)
(1)
y=(asinu)/(coshv-cosu),
(2)

其中 u 在 [0,2pi) 區間內, v 在 (-infty,infty) 區間內。以下恆等式表明,常數 uv 的曲線是 ,位於 xy 平面內。

 x^2+(y-acotu)^2=a^2csc^2u
(3)
 (x-acothv)^2+y^2=a^2csch^2v.
(4)

比例因子為:

h_u=a/(coshv-cosu)
(5)
h_v=a/(coshv-cosu).
(6)

拉普拉斯運算元為:

 del ^2=((coshv-cosu)^2)/(a^2)((partial^2)/(partialu^2)+(partial^2)/(partialv^2)).
(7)

拉普拉斯方程是可分離的。

雙中心雙極座標是兩個座標,表示到兩個固定中心 r_1r_2 的距離,有時分別表示為 rr^'。對於中心位於 (+/-c,0) 的雙中心雙極座標,

r_1^2=(x+c)^2+y^2
(8)
r_2^2=(x-c)^2+y^2.
(9)

結合 (8) 和 (9) 得到:

 r_1^2-r_2^2=4cx.
(10)

求解 笛卡爾座標 xy 得到:

x=(r_1^2-r_2^2)/(4c)
(11)
y=+/-1/(4c)sqrt(16c^2r_1^2-(r_1^2-r_2^2+4c^2)^2).
(12)

求解 極座標 得到:

r=sqrt((r_1^2+r_2^2-2c^2)/2)
(13)
theta=tan^(-1)[(sqrt(r_2^4-2(4c^2+r_1^2)r_2^2-(4c^2-r_1^2)^2))/(r_1^2-r_2^2)].
(14)

另請參閱

雙極柱座標極座標

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參考文獻

Lockwood, E. H. "雙極座標。" 曲線之書 第 25 章。英國劍橋:劍橋大學出版社,第 186-190, 1967 頁。

在 中被引用

雙極座標

請引用本文為

Weisstein, Eric W. "雙極座標。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/BipolarCoordinates.html

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