Koordinatlarınızı Kartezyen mi Alırdınız, Polar mı?

Bir kağıdın üzerine bir nokta koydunuz ve bunun yerini tarif etmek istiyorsunuz diyelim. Bunu nasıl yapardınız?

Cartesian coordinatesAslında bu birçoğumuzun okul yıllarından aşina olduğu bir bilgi elbette. Çünkü yardımınıza analitik geometri yetişir hemen. Noktanın çevresine bir yatay, bir dikey çizgi çizip kartezyen koordinat oluşturup noktayı A(x0,y0 ) biçiminde kolaylıkla tanımlayabiliriz.

Örneğin P noktası P(3,2) diye gösterilebilir.

Ancak aslında bu noktayı göstermenin daha güzel bir yolu daha vardır. Polar koordinatlar yada diğer adı ile Kutupsal Koordinat Sistemi…

Kutupsal koordinat ile kastedilen aynı P noktasını merkeze (orijin) olan uzaklık ve bir açı ile göstermektir. Açıyı belirtmek için Yunan harfi, θ (teta) kullanılır, ve bir kutupsal koordinat, (x, y) yerine (r, θ) olarak gösterilir.

Kartezyen koordinat sistemi ile gösterilen bütün noktalar kutupsal koordinat sistemine ve kutupsal koordinat sistemindeki bütün noktalar kartezyen koordinat sistemine çevrilebilir. Elbette bu çeviriyi yapabilmek için bir miktar trigonometri bilmek gereklidir.

Bazı şekilleri kartezyen sistemde açıklamak oldukça zor iken Polar koordinatlar yardımı ile bu iş oldukça kolaylaşır. Hangi şekiller bunlar derseniz mesela merkezi (0,0) ve yarıçapı 2 birim olan bir çember düşünelim. Düşünmenizi kolaylaştırmak için şekle göz atabilirsiniz. Bu çemberi iki biçimde ifade edebiliriz. Kartezyen sistemde biraz da Pisagor teoremi yardımı ile \[ x^2+y^2=2^2=4. \] ve Polar sistemde $(2,\theta )$ biçiminde.

Belki şu an için zorluk açısından fazla da fark yok gibi gelebilir sizlere. Ancak işleri biraz karıştıralım.

Polar koordinatların genel olarak (r, θ) biçiminde gösterildiğini biliyoruz ya r=θ olursa yani (θ, θ) biçimli bir eğriyi çizmeye çalışırsak karşımıza nasıl bir görüntü çıkar dersiniz.

Unutmayalım θ bizim açımız ve bu açıyı öncelikle bir tur, yani 0 ile $2\pi $ arasında olacak biçimde alalım ve çizelim, daha sonra açımızı 2. 3. 4. turu atacak biçimde büyütelim. Karşınıza aşağıda videoda göreceğiniz gibi bir şekil çıkacaktır. İşte bu şeklin adı “Arşimet Spirali”dir. İsmini, M.Ö. 3. yüzyılda yaşamış ve Spiraller Üzerine adlı kitabında bu eğrileri incelemiş olan Yunan matematikçi Arşimet’ten alır.

Gördüğünün gibi düzgün dağılım gösteren bir spiral bu, işin güzel tarafı merkezden başlayan bir doğru çizdiğinizde doğrunun spirali kestiği noktaların arası her zaman $2\pi $ kadar olacaktır.

Doğal olarak bu spirali kartezyen sistemde açıklamak oldukça zordur.

Kafalar biraz karıştı ise devam edelim. (r, θ) tanımımıza geri dönelim ve bu sefer $r=e^{\theta /5}$ olarak alalım. Burada  bildiğiniz gibi $e \approx 2.718$ değerine karşılık gelmektedir. Şimdi bu yeni koordinatlarımızı çizdiğimizde aslında karşımıza birçoğumuzun yakından tanıdığı bir şekil çıkacaktır. Öncelikle çizime bir göz atalım. İşte bu da logaritmik spiraldir.  Logaritmik spiralde noktaların aralarındaki mesafeler, dışarıya doğru gidildikçe bir geometrik dizi halinde artar.

Doğada rastlanan durağan spiraller (notilus kabuğu, sarmal galaksi, örümcek ağı, vs) logaritmik spirallerdir. Güneş’in manyetik alanı gibi pek çok dinamik spiral ise Arşimet spiralidir.

Spirallerle ilgili anlatılacaklar elbette sadece bu kadar değil, ama şimdilik bu ön bilgi yeterli. Bundan sonra ne zaman kartezyen ne zaman polar sisteme ihtiyaç duyacağınız konusunda artık daha kolay karar vereceğinizi düşünüyorum.

Sibel Çağlar

Kaynak: https://plus.maths.org/content/maths-minute-polar-coordinates

Matematiksel

 

Yazıyı Hazırlayan: Sibel Çağlar

Kadıköy Anadolu Lisesi, Marmara Üniversitesi, ardından uzun süre özel sektörde matematik öğretmenliği, eğitim koordinatörlüğü diye uzar gider özgeçmişim…

Önemli olan katedilen değil, biriktirdiklerimiz ve aktarabildiklerimizdir bizden sonra gelenlere…

Eğitim sisteminin içinde bulunduğu çıkmazı yıllarca iliklerimde hissettikten sonra, peki ama ne yapabilirim düşüncesiyle bu web sitesini kurmaya karar verdim.

Amacım bilime ilgiyi arttırmak, bilimin özellikle matematiğin zihin açıcı yönünü açığa koymaktı.

Yolumuz daha uzun ve zorlu ancak en azından deniyoruz.

Bunlara da Göz Atın

Matematiksel Eşitliklerde Güzellik – Çirkinlik Algısı

Beyin taramalarının gösterdiğine bakılırsa matematiksel formüllerdeki karmaşık sayı ve harf dizileri beynimizde sanatsal bir başyapıtın …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

ga('send', 'pageview');