그림 1: 말살된 구좌표(μ, for, φ)에서 점 P(검은 구로 표시됨)에 대한 이소서페이스 좌표(μ, ν, φ z축은 수직이고 포커스는 ±2이다. 적색 주멸구(평활구)는 μ = 1에 해당하는 반면, 청색 반하이퍼볼로이드는 μ = 45°에 해당한다. 방위각 φ = -60°는 P점을 포함하는 녹색 x-z 반면과 노란색 반면 사이의 이음각도를 측정한다. P의 데카르트 좌표는 대략 (1.09, -1.89, 1.66)이다.
주구좌표는 타원의 비초점 축, 즉 포커스를 분리하는 대칭 축에 대하여 2차원 타원 좌표계를 회전시킨 결과 발생하는 3차원 직교좌표계다. 따라서 이 두 포커스는 x-y 평면에서 a 의 링으로 변형된다.(다른 축에 대한 회전은 프로이트 스피로이드 좌표를 생성한다.) 주구좌표 또한 가장 큰 두 개의 반축 길이가 같은 타원 좌표의 제한적인 경우로 간주할 수 있다.
주구좌표는 종종 경계조건이 주구좌표 또는 혁명의 하이퍼볼로이드에 정의되어 있을 때 부분 미분 방정식을 푸는 데 유용하다. 예를 들어, 그들은 페린 마찰 요인의 계산에 중요한 역할을 했는데, 이는 1926년 노벨 물리학상을 장 침례트 페린에게 수여하는 데 기여했다. 이러한 마찰 인자는 분자의 회전 확산을 결정하는데, 이는 단백질 NMR과 같은 많은 기법의 실현 가능성에 영향을 미치고 분자의 유체역동적 부피와 형태를 유추할 수 있다. 또한 지혈성 좌표는 전자석(예: 충전된 분자의 유전체 상수), 음향(예: 원형의 구멍을 통한 소리 산란), 유체 역학(예: 화력 노즐을 통한 물의 흐름), 재료와 열의 확산(예: wate에서 빨갛게 달아오른 동전의 냉각) 문제에도 유용하다.r 목욕)
그림 2: x-z 평면에서 말살된 회전 좌표 μ 및 μ의 그림, 여기서 φ은 0이고 a는 1과 같다. 일정한 μ의 곡선은 적색 타원을 형성하는 반면, 상수 μ의 곡선은 이 평면에서 청록색 반하이퍼볼레를 형성한다. z축은 수직으로 회전하며 포커스를 분리한다. 좌표 z와 ν은 항상 같은 기호를 가진다. 3차원 상수 μ와 μ의 표면은 z축을 중심으로 회전하여 구하며, 각각 그림 1의 적색 및 청색 표면이다.
주구좌표 , , ν ,) 의 가장 일반적인 정의는 다음과 같다.
여기서 은(는) 음이 아닌 실제 숫자로 각도 - /2 , / 입니다 방위각 은(는 ± {\} 사이에 전체 원의 어느 곳에서도 떨어질 수 있다 이러한 좌표는 퇴보되지 않기 때문에 아래 대안보다 선호된다. 좌표 집합μ)은 카트리지)에서 고유한 점을 설명한다. 좌표, , z) 초점 링 안에 있는 {\ -축과 평면의 디스크를 제외하면 그 반대도 참이다.
타원이 z축을 중심으로 회전하기 때문에 포커스를 분리한다. x-z 평면의 타원(그림 2)은 x축을 따라 길이가 cosh μs인 주요 세미xis인 반면, 그 마이너 세미xis는 z축을 따라 길이가 sinh μs이다. x-z 평면에 있는 모든 타원의 초점은 ±a에서 x축에 위치한다.
마찬가지로 상수 ν의 표면은 쌍곡삼각계 정체성에 의해 반쪽짜리 회전 하이퍼볼로이드(hyperboloid)를 형성한다.
양수 for의 경우, 반하이퍼볼로이드는 x-y 평면(즉, 양의 z) 위에 있는 반면, 음수 ν의 경우, 반하이퍼볼로이드는 x-y 평면(즉, 음의 z) 아래에 있다. 기하학적으로 ν각은 하이퍼볼라의 점근각과 일치한다. 모든 하이퍼볼레의 초점은 마찬가지로 ±a에서 x축에 위치한다.
역변환
(μ, ν, φ) 좌표는 다음과 같이 데카르트 좌표(x, y, z)에서 계산할 수 있다. 방위각 φ은 공식에 의해 주어진다.
P 지점의 원통형 반지름 ρ은 다음과 같다.
그리고 φ에 의해 정의된 평면의 초점까지의 거리는 다음과 같다.
나머지 좌표 μ와 μ는 방정식에서 계산할 수 있다.
여기서 μ의 부호는 항상 음이 아니며, μ의 부호는 z의 부호와 같다.
역변환을 계산하는 또 다른 방법은
어디에
척도계수
좌표계수 μ와 μs의 척도계수가 같다.
방위 척도 계수가 동일한 반면
따라서 최소의 볼륨 요소는 동일하다.
그리고 라플라크는 쓸 수 있다.
및 × F {과 같은 다른 미분 연산자는 직교좌표에서 찾을 수 있는 일반적인 공식으로 스케일 계수를 대체하여 좌표(μ, μ, μ, μ, μ, μ, μ, μ, μ, μ)로 표현할 수 있다.
기본 벡터
, ,ϕ , } 좌표계의 정형근거 벡터는 다음과 같이 데카르트 좌표로 표현할 수 있다.
여기서 ^,{j은(는) 데카르트 단위 벡터다. Here, is the outward normal vector to the oblate spheroidal surface of constant , is the same azimuthal unit vector from spherical coordinates, and 은(는) 말살된 스피로이드 표면까지의 접선 평면에 놓여 오른손 베이스 세트를 완성한다.
여기서 m은 주기 2㎛로 주기 때문에 정수인 상수다. n은 정수가 된다. 이러한 방정식의 해법은 다음과 같다.
여기서 은(는) 이고, mz ) 과(는 제1종과 제2종의 레전드레 다항식이다. 이 세 용액의 산물은 주상구동화합체라고 하며 라플레이스의 방정식에 대한 일반적인 용액은 다음과 같이 쓰여 있다.
상수는 결합하여 각 고조파마다 4개의 독립 상수만을 산출할 것이다.
정의(σ, τ, φ)
그림 3: 대체 주구 좌표(σ, τ, φ)에서 점 P(검은 구로 표시됨)에 대한 이소수르페이서(σ, τ, φ) 종전과 같이 to에 해당하는 주상구경(州上口經)을 붉은색으로 표시하고, φ은 녹색과 노란색의 하프플레인의 방위각을 측정한다. 그러나 상수 τ의 표면은 푸른색으로 보이는 완전한 원시트 하이퍼볼로이드다. 이것은 (x, y, ±z)에 위치한 두 개의 검은 구에 의해 보여지는 2배의 퇴화를 초래한다.
대체적이고 기하학적으로 직관적인 주구좌표(σ,[1] τ, φ)의 집합이 사용되기도 하는데, 여기서 = = cosh μ, = = cos ν. 따라서 좌표 σ은 1보다 크거나 같아야 하는 반면, τ은 ±1 사이에 있어야 한다. 상수 σ의 표면은 상수 μs의 표면과 마찬가지로 스페로이드(spheroid)를 없앤 반면, 상수 τ의 곡선은 ± ν에 해당하는 반 하이퍼볼로이드(half-hyperboloids)를 포함하여 완전한 회전 하이퍼볼로이드(full hypervoloids)이다. 따라서 이러한 좌표들은 퇴보된다; 데카르트 좌표(x, y, ±z)의 두 지점은 하나의 좌표 집합(σ, τ, φ)에 매핑된다. z 기호의 이 2배 퇴행성은 지워진 회전 좌표에서 데카르트 좌표로 변환하는 방정식에서 명백하다.
좌표 및은 초점 링까지의 거리와 간단한 관계가 있다. For any point, the sum of its distances to the focal ring equals , whereas their difference equals . Thus, the "far" distance to the focal ring is displaystyle a +\ 반면에 "근접한" 거리는 ( -) a이다
Other differential operators such as and can be expressed in the coordinates by substituting the scale factors into the general formulae found in orthogonal coordinates.
구면 좌표와 마찬가지로 라플라스 방정식은 일정한 구면 좌표를 가진 표면에 경계 조건이 정의될 때 사용하기 편리한 구면 고조파 형태의 솔루션을 산출하는 변수의 분리 방법으로 해결할 수 있다(Smythe, 1968 참조).
Morse PM, Feshbach H (1953). Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill. p. 662. ξ1 = sinh μ, ξ2 = sin μ, ξ = sin ν, ξ3 = cos φ을 사용한다.
Zwillinger D (1992). Handbook of Integration. Boston, MA: Jones and Bartlett. p. 115. ISBN0-86720-293-9. Morse & Feshbach(1953년)와 동일하며k, u를 ξ으로k 대체한다.
Smythe, WR (1968). Static and Dynamic Electricity (3rd ed.). New York: McGraw-Hill.
Sauer R, Szabó I (1967). Mathematische Hilfsmittel des Ingenieurs. New York: Springer Verlag. p. 98. LCCN67025285. 복합좌표 coordinates = sinh μ, , = sin μ, sin sin, φ을 사용한다.
문근영 중성인 PH, 스펜서 DE(1988년)."Oblate은 회전 타원체의 좌표(η, θ, ψ)".필드 이론 핸드 북, 좌표계, 방정식, 그리고 그들의 해결책(. 2일 교육 교정하고, 3인쇄 교육.)을 포함해서.뉴욕:스프링거 출판사..를 대신하여 서명함. 31–34(1.07표).아이 에스비엔 0-387-02732-7.달과 스펜서, ψ로 φ의 이름을 바꾸는 여위도 대회 θ)90도-ν을 사용한다.
특이한 관례
Landau LD, Lifshitz EM, Pitaevskii LP (1984). Electrodynamics of Continuous Media (Volume 8 of the Course of Theoretical Physics) (2nd ed.). New York: Pergamon Press. pp. 19–29. ISBN978-0-7506-2634-7. 말살 좌표를 일반 타원 좌표의 제한 사례로 취급한다. 거리 단위를 제곱한 좌표(ξ, η, ζ)를 사용한다.