Este documento explica el sistema de coordenadas polares, en el cual la posición de un punto se define por su distancia (r) al polo y el ángulo (θ) desde el eje polar hasta el punto. También compara las coordenadas polares con las coordenadas cartesianas y proporciona fórmulas y ejemplos para convertir entre los dos sistemas de coordenadas. Además, muestra cómo graficar ecuaciones dadas en coordenadas polares.

1. COORDENADAS POLARES Adair Blanco Landin Instituto Tecnológico Superior de AlamoTemapache

2. y (a,b) b a x Coordenadas Rectangulares o Cartesianas En el sistema de coordenadas rectangulares o cartesianas, un punto del plano se localiza por medio de una única pareja de números reales (a,b), que son los valores de las distancias dirigidas desde los ejes x e y hasta el punto. Estos ejes son dos rectas numéricas perpendiculares y el punto en que se cortan es el origen de coordenadas. René Descartes Matemático francés

3. Coordenadas Polares Este sistema consiste en un punto O llamado polo y en un rayo llamado eje polar que tiene a O como extremo. Las coordenadas de un punto P se representan por el par ordenado (r,θ), donde r es la distancia del punto al polo y θ es la medida del ángulo desde el eje polar al segmento OP. Cuando el ángulo se mide a favor de las manecillas del reloj es negativo, y en contra positivo. Si la distancia del polo al punto se mide en el sentido del ángulo, es positiva, si no es negativa.

4. REPRESENTACIÓN DE COORDENADAS POLARES Se comienza determinando el ángulo de inclinación θrecordando que si es positivo se mide en sentido anti-horario y si es negativo en sentido horario. Después se determina la distancia r al polo, para ello se utilizan los radios de las circunferencias.

5. Ejemplos: (3,π/4)(3,9π/4) (3,-7π/4) (-3,5π/4) (-3,-3π/4) En todos los ejemplos anteriores se ha representado el mismo punto. Observe que algunos pares tienen distancias negativas. Después de localizado el ángulo, las distancias positivas se miden en el rayo que parte del polo en la dirección del ángulo, las distancias negativas se miden en la prolongación del rayo en sentido contrario. Observe que a diferencia de las coordenadas rectangulares, un mismo punto puede tener infinitas coordenadas polares.

6. Fórmulas de conversión Sen θ = y/r por lo tanto y = r sen θ Cos θ = x/r por lo tanto x = r cos θ Tan θ = y/x por lo tanto θ = tan-1(y/x) r2 = x2 + y2

7. COORDENADAS RECTANGULARES A POLARES Pasos: 1- Representar el par ordenado. 2- Determinar el cuadrante al que pertenece el ángulo, si alguno. 3-Determinar “r” por r2=x2+y2 4- Determinar “θ” por θ=tan-1(y/x) y por el cuadrante. Es costumbre dar r>0 y θ en [0,2π) o [0o,360º)

8. Ejemplos:

9. COORDENADAS POLARES A RECTANGULARES Pasos: 1- Representar el par ordenado. 2- Determinar el cuadrante al que pertenece el punto. 3- Determinar “x” por x = r cos θ 4- Determinar “y” por y = r sen θ Comprobar que la respuesta esté en el mismo cuadrante que el par dado.

10. Ejemplos: -----------------------------------------------------

11. ECUACIONES RECTANGULARES A POLARES x + 3y = 5 x + 3y = 5 sustituyendo x = r cos θy = r sen θ r cos θ + 3 r sen θ = 5 sacando r factor común r (cos θ + 3 sen θ) = 5 despejando r r = 5 / (cos θ + 3 sen θ)

12. Otro ejemplo y = x2+ 3x (Parábola) y = x2+ 3x sustituyendo x = r cos θ, y = r sen θ r sen θ= r2 cos2θ+ 3 r cos θ como r ≠ 0, podemos dividir entre r r cos2θ = sen θ - 3 cos θ dividiendo entre cos2θ r = (sen θ - 3 cos θ) / cos2θ r = sec θ ( tan θ – 3 )

13. ECUACIONES POLARES A RECTANGULARES r = 6 sen θ como r ≠ 0, multiplicamos por r r2 = 6 r sen θ sustituimos r2 = x2 + y2, r sen θ = y x2 + y2 = 6 y si completamos cuadrados x2 + (y – 3)2= 9 Círculo con C(0,3) r=3

14. Otro ejemplo: θ = 225o θ = 225o Empleamos θ = tan-1(y/x) tan-1(y/x) = 225o y/x = tan 225o y/x = 1 y = x Línea recta, función identidad

15. GRÁFICAS DE ECUACIONES EN COORDENADAS POLARES Utilizando la calculadora 1- En MODE cambie Func por Pol 2- Entre la fórmula de la función utilizando la tecla y= 3- Pida la gráfica con GRAPH Si tiene que modificar las escalas utilice WINDOW. Pudiera tener que verificar si trabaja con grados o radianes.

16. Gráficas en el papel de Coordenadas Polares 1- Haga una tabla de valores con los ángulos de 10o en 10o desde 0o a 360º. 2- Utilice la calculadora para hallar el valor de “r” para cada ángulo. 3- Representen todos los puntos y únanlos.

17. Espero que este resumen les halla servido de ayudaparacomprender un pocomejor el tema Se despidesuservidor: Adair Blanco Landin