直交座標 $(-1, 1)$ を持つ点を極座標で表現する問題です。$r = \sqrt{13}$ が与えられており、$\cos \theta$ と $\sin \theta$ の値を計算し、 $0 \le \theta < 2\pi$ の範囲で $\theta$ を求めます。そして、極座標 $(r, \theta)$ を求めます。

幾何学座標変換極座標三角関数直交座標
2025/7/10

1. 問題の内容

直交座標 (1,1)(-1, 1) を持つ点を極座標で表現する問題です。r=13r = \sqrt{13} が与えられており、cosθ\cos \thetasinθ\sin \theta の値を計算し、 0θ<2π0 \le \theta < 2\pi の範囲で θ\theta を求めます。そして、極座標 (r,θ)(r, \theta) を求めます。

2. 解き方の手順

まず、r=13r = \sqrt{13} が与えられているので、
cosθ=113\cos \theta = \frac{-1}{\sqrt{13}}
sinθ=113\sin \theta = \frac{1}{\sqrt{13}}
を満たす θ\theta を探します。
cosθ\cos \theta が負で、sinθ\sin \theta が正であることから、θ\theta は第2象限の角であることがわかります。
r=(1)2+12=2r = \sqrt{(-1)^2 + 1^2} = \sqrt{2} であるので、r=13r = \sqrt{13} は間違いです。
直交座標(x,y)(x,y)から極座標(r,θ)(r,\theta)への変換は以下のように行われます。
r=x2+y2r = \sqrt{x^2 + y^2}
cosθ=xr\cos \theta = \frac{x}{r}
sinθ=yr\sin \theta = \frac{y}{r}
この問題の場合、x=1x = -1y=1y = 1 なので、
r=(1)2+12=1+1=2r = \sqrt{(-1)^2 + 1^2} = \sqrt{1+1} = \sqrt{2}
したがって、cosθ=12\cos \theta = \frac{-1}{\sqrt{2}}sinθ=12 \sin \theta = \frac{1}{\sqrt{2}} となります。
θ\theta は第2象限にあるので、θ=34π\theta = \frac{3}{4}\piとなります。
(13) r=2r=\sqrt{2}なので、√(2)
(14) θ=34π\theta = \frac{3}{4}\piなので、3
(15) θ=34π\theta = \frac{3}{4}\piなので、4

3. 最終的な答え

(13) : [ 2\sqrt{2} ]
(14) : [ 3 ]
(15) : [ 4 ]

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