2017-2018学年北师大版选修4-4 1.3 柱坐标系和球坐标系 学案
2017-2018学年北师大版选修4-4 1.3  柱坐标系和球坐标系 学案第2页

  和直线,那么在柱坐标系中,方程ρ=1,z=-1分别表示空间中的什么曲面?在球坐标系中,方程r=1,φ=分别表示空间中的什么曲面?

  提示:在柱坐标系中,方程ρ=1表示以z轴为中心,以1为半径的圆柱面;方程z=-1表示与xOy坐标面平行的平面,此平面与xOy面的距离为1且在此坐标面的下方;在球坐标系中,方程r=1表示球心在原点的单位球面;方程φ=表示顶点在原点,半顶角为的上半个圆锥面,中心轴为z轴.

  [对应学生用书P16]

将点的直角坐标化为柱坐标或球坐标   [例1] 已知正方体ABCD­A1B1C1D1的棱长为1,如图所示建立空间直角坐标系,以Ax为极轴,求点C1的直角坐标、柱坐标以及球坐标.

  [思路点拨] 本题考查直角坐标系,柱坐标系及球坐标系下点的坐标的确定及其关系的转化;解答此题需用法一:结合图形分别求三种坐标,法二:先求出点C1的直角坐标,再分别化为柱坐标、球坐标即可.

  [精解详析] 设点C1的直角坐标为(x,y,z),柱坐标为(ρ,θ,z),球坐标为(r,φ,θ),其中ρ≥0,r≥0.

  法一:结合图形及三种坐标系的概念知C1的直角坐标为(1,1,1),柱坐标为,球坐标为(其中tan φ=,0≤φ≤π).

  法二:由公式及

  得及(x≠0).

又所以及