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Introducción
Todo punto del plano complejo (plano cartesiano) puede representarse con sus coordenadas, que son los puntos de cada uno de los ejes donde cortan las dos perpendiculares a los mismos que podemos trazar desde la propia representación del punto (esto es, las coordenadas que todos conocemos desde siempre). Estas coordenadas sedenominan coordenadas rectangulares o cartesianas.
Esta forma de asignar coordenadas a los puntos del plano no es la única (de hecho en muchas ocasiones ni siquiera es la más aconsejable). Vamos a ver otra manera de asignar coordenadas a los puntos del plano: las coordenadas polares
Coordenadas polares
A todo punto del plano cuyas coordenadas rectangulares son podemos asignarle las siguientescoordenadas:
=distancia del origen de coordenadas al punto
=ángulo desde el semieje positivo del eje al segmento que une el origen de coordenadas con
Representado gráficamente sería así:
Teniendo en cuenta esta definición se tiene que y (se puede definir también el ángulo en el intervalo).
Las ecuaciones que relacionan las coordenadas rectangulares con las polares son las siguientes:Rectangulares en función de las polares
Polares en función de las rectangulares
Sobre la expresión del ángulo en función de las coordenadas rectangulares se debe realizar un apunte importante. La función da como resultado dos valores distintos, dos ángulos en cuadrantes opuestos (primero y tercero o segundo y cuarto). Por tanto hay veces en las que al calcular el ángulo puede queobtengamos un resultado incorrecto (puede que nos aparezca el ángulo del cuadrante incorrecto). La regla para el ángulo es la siguiente:
Calculamos el ángulo (con la calculadora o con la ayuda del cuadro de las razones trigonométricas) y miramos los signos de las coordenadas para ver en qué cuadrante está situado el punto. Si el ángulo que hemos obtenido está en el mismo cuadrante que el ánguloobtenido es el correcto. Si no es así sumamos o restamos al ángulo que nos ha salido cuidando que el resultado de esa suma/resta quede dentro del intervalo. Por ejemplo, si obtenemos el ángulo (que está en el primer cuadrante) y vemos que nuestro punto está en el tercer cuadrante (coordenadas negativas) sumamos al ángulo obtenido, resultando entonces que el buscado es (si en vez de sumarrestáramos nos saldríamos de).
Aplicaciones
Las coordenadas polares son enormemente interesantes al estudiar fenómenos relacionados con distancias y ángulos (a grandes rasgos se podría decir que interesan a la hora de estudiar conceptos relacionados con elipses y circunferencias). Vamos a enumerar unos cuantos:
Cálculo de límites dobles: a la hora de calcular un límite doble el método definitivo esel método del paso a coordenadas polares. Se pasa con ellas a un límite dependiente de una única variable, (en concreto ), utilizando las ecuaciones de cambio de rectangulares a polares y se estudia si dicho límite depende del ángulo . Si no existe tal dependencia el límite inicial existe y su valor es el obtenido en el límite en polares.
Ecuaciones de curvas: las coordenadas polares simplificanla expresión de las ecuaciones de ciertas curvas. Por ejemplo, la circunferencia de centro y radio tiene a como ecuación en coordenadas rectangulares y a como ecuación en polares.
Forma polar de un número complejo: todo punto del plano con coordenadas rectangulares es la representación gráfica del número complejo (esta forma de representar un número complejo se denomina forma binómica del).Pasando a polares obtenemos el módulo () y el argumento () de y con ello la forma polar de :
Expresar los números complejos en su forma polar simplifica mucho ciertas operaciones, como son la multiplicación, la división y el cálculo de raíces -ésimas.
Cálculo de integrales dobles: cuando la región de integración de una integral doble es una circunferencia o una elipse (o parte de alguna de...
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