楕円極座標系の設定例

 楕円極座標系は、極座標系の変形
 の1種です。
 設定の仕方によって何通りもでき
 ます。
先ず、既設の極座標系を次の通り とします。 極座標系の座標変数を X,Y 、直交 座標系の座標変数を W,Z とし、 両者の関係を
W=Y*Cos(X), 0≦X<2π Z=Y*Sin(X), Y≧0
であるとします。 この極座標系から導かれる楕円極座標系は次のようになります。 正数 a, b をとり、
W=a*Y*Cos(X), 0≦X<2π Z=b*Y*Sin(X), Y≧0, a>0, b>0
とすると、この X,Y が楕円極座標系を形成することとなります。 a=b=1 の場合は、普通の極座標系となります。 a≠b の場合、座標系は、普通の極座標系を上下または左右に伸縮した形となります。例えば、 a=2, b=1 の場合、楕円極座標系と直交座標系の関係は、
W=2*Y*Cos(X), 0≦X<2π Z=Y*Sin(X), Y≧0
となります。これにより、
W2/4 +Z2=Y2
となりますから、楕円極座標系における同じ Y の値が、X の値に関係なく、直交座標系では 楕円を描くことになります。(極座標系の場合は円) 極から楕円周までの距離は、実距離が違っても、楕円極座標系においては一定です。図の点 P,Q,R については、直交座標系としては PQ≠PR ですが、楕円極座標系で読めば、PQ=PR=4 となります。
座標系とグラフ
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