Поверхности второго порядка
Параболоиды
Цилиндрические поверхности
3. Конические поверхности
Цели занятия: научиться строить поверхности типа параболоидов; изучить конические и цилиндрические поверхности.
Роль и место лекции
В лекцией рассмотрены такие важные типы поверхностей, как цилиндрические и конические. Материал ограничивается случаями плоской направляющей и прямой образующей. Приведенные в этой лекции сведения, необходимы при изучении тем «Поверхности уровня» и «Дифференциал функций многих переменных и его приложения», и т. д. Обратите внимание на поверхности типа гиперболического параболоида.
Параболоиды
Сферический и эллиптический параболоид
Определение 1.
Параболоидом вращения называется поверхность, образованная вращением параболы вокруг ее оси симметрии.
Получим поверхность, вращая кривую – параболу, вокруг оси . Согласно правилу, уравнение поверхности будет иметь вид или
. (1)
Если параболоид вращения деформирован сжатием или растяжением в области кругового сечения, то получится эллиптический параболоид
|
Данные поверхности изображены на рис. 1.
Гиперболический параболоид
Исследуем методом сечений поверхность
. (3)
1. Сечение плоскостью , т. е. , тогда
или – две прямые.
Cделаем сечение плоскостью . Тогда – гипербола.
2. Сечение плоскостью , т. е. , тогда
или – парабола.
3. Сечение плоскостью , т. е. , тогда
или – парабола.
Дополнительно сделаем сечение плоскостью . Тогда - парабола. Т. к. в сечениях две параболы, одна гипербола, следовательно, это гиперболический параболоид рис. 2.
|
Определение 2.
Цилиндрической поверхностью называется поверхность, образованная движением прямой (образующей), параллельно самой себе и пересекающей заданную линию (направляющую).
Пусть l – образующая прямая , L – направляющая, заданная в плоскости . Тогда поверхность будет иметь вид рис. 3. Возьмем на поверхности некоторую точку . Очевидно . Следовательно, обе точки имеют одинаковые координаты x, y и при этом в не зависимости от координаты z. Следовательно, уравнение направляющей есть уравнение цилиндрической поверхности, если оно рассматривается относительно координат в пространстве
. (4)
При этом образующая цилиндра будет параллельна оси координат одноименной с отсутствующей переменной.
В зависимости от вида направляющей различают такие цилиндрические поверхности:
а) параболический цилиндр рис. 4; б) круговой цилиндр рис. 5;
в) эллиптический цилиндр рис. 6; г) гиперболический цилиндр рис. 7.
|
Определение 3.
Конической поверхностью называют поверхность, образованную движением прямой (образующей), проходящей через заданную точку (вершину) и пересекающей заданную линию (направляющую).
Пусть l – образующая прямая, L – направляющая, О – вершина. Тогда поверхность будет иметь вид рис. 8.
В частном случае коническая поверхность может быть образовании вращением некоторой прямой вокруг оси . При этом согласно правилу построения поверхностей вращения
или . (5)
Уравнение (5) есть уравнение прямого кругового конуса. Исследуем эту поверхность методом сечений
1. Сечение плоскостью , т. е. , тогда
или – две прямые.
2. Сечение плоскостью , т. е. , тогда
или – две прямые.
3. Сечение плоскостью , т. е. , тогда
или – точка начала координат.
Дополнительно сделаем сечение плоскостью . Тогда или – окружность. Поверхность изображена на рис. 9.
Заключение
|
Отметим следующее:
- существуют прямые полностью лежащие на поверхности гиперболического параболоида;
- при деформации поверхности вращения, в конечном уравнении коэффициенты при переменных различны;
- существуют и не прямые конические поверхности;
- рассматривая уравнение плоской кривой второго порядка относительно пространственных координат, получим уравнение цилиндра.
- цилиндр имеет бесконечную длину.
Литература
1. Бермант А.Ф. и др. Краткий курс математического анализа. – М.: Высшая школа, 2001.
2. Рыжков В. В. Лекции по аналитической геометрии. – М.: Факториал пресс, 2000, – 208 с.
3. Ефимов Н.В. Краткий курс аналитической геометрии. – М.: Физматлит, 2002.
4. Шипачев В.С. Основы высшей математики. - М.: Высшая школа,1998.
5. Кудрявцев В.А., Демидович Б.П. Краткий курс высшей математики. – М.: Наука, 1989, – 659 с.
|
Наименование | Стр. | ||
Ал-Каши | |||
Алгебраическое дополнение | |||
Аристотель | |||
Архимед | |||
Базис операций | |||
Базис пространств | |||
Биекция | |||
Бинарные отношения | |||
Вектор | |||
Вектор единичный | |||
Вектора коллинеарные | |||
Вектора компланарные | |||
Вектора линейно-зависимые | |||
Вектора противоположны | |||
Векторное произведение | |||
Вершина эллипса | |||
Вершины гиперболы | |||
Гаусс К. Ф. | |||
Гильберт | |||
Гипербола | |||
Гиперболоид | |||
Декарт Рене | |||
Декартов базис | |||
Дирихле | |||
Дополнение множества | |||
Инъекция | |||
Каноническое уравнение гиперболы | |||
Каноническое уравнение параболы | |||
Каноническое уравнение прямой | |||
Каноническое уравнение эллипса | |||
Квантор | |||
Континиум | |||
Коническая поверхность | |||
Коши Огюстен-Луи | |||
| |||
Леонардо да Винчи | |||
Линия | |||
Лобачевский Н. И. | |||
Ляпунов А.М. | |||
Марков А.А. | |||
Матрица | |||
Матрица диагональная | |||
Матрица квадратная | |||
Матрица обратная | |||
Матрица столбец | |||
Матрица транспонированная | |||
Матричный метод | |||
Метод Жордана-Гаусса | |||
Метод Крамера | |||
Метод сечений | |||
Минор | |||
Множества конечные | |||
Множества эквивалентные | |||
Множество | |||
Множество бесконечное | |||
Множество действительных чисел | |||
Множество конечное | |||
Множество натуральных чисел | |||
Множество пустое | |||
Множество рациональных чисел | |||
Множество счетное | |||
Множество универсальное | |||
Множество целых чисел | |||
Мощность множества | 11, 32 | ||
Норма | |||
Ньютон Исаак | |||
Обратная функция | |||
Обратное отношение | |||
Общее уравнение плоскости | |||
Объединение множеств | |||
| |||
Определенная система | |||
Определитель матрицы | |||
Отношение эквивалентность | |||
Отношения множеств | |||
Парабола | |||
Параметрическое уравнение прямой | |||
Параболоид | |||
Пересечение множеств | |||
Плоскость | |||
Поверхность | |||
Подмножество | |||
Подмножество несобственное | |||
Поле | |||
Полуось эллипса | |||
Полярная система координат | |||
Преобразование координат | |||
Преобразование матриц | |||
Проекция | |||
Произведение множеств | |||
Произведение матриц | |||
Пространства линейные | |||
Пространства нормированные | |||
Прямая | |||
Прямая на плоскости | |||
Радиус-вектор | |||
Разность множеств | |||
Ранг матрицы | |||
Рефлексивность | |||
Риман | |||
Связное отношение | |||
Симметрическая разность | |||
Симметричность | |||
Скалярное произведение | |||
Смешанное произведение | |||
Совместная система | |||
| |||
Сумма векторов | |||
Сумма матриц | |||
Суперпозиция | |||
Сюръекция | |||
Теорема де-Моргана | |||
Теорема Кронекера-Капелли | |||
Теорема Лапласа | |||
Транзитивность | |||
Угол между векторами | |||
Угол между прямыми на плоскости | |||
Угол между плоскостями | |||
Угол между прямыми в пространстве | |||
Угол прямой с плоскостью | |||
Унарные отношения | |||
Уравнение линии | |||
Уравнение плоскости в отрезках | |||
Уравнение плоскости через 3 точки | |||
Уравнение прямой в отрезках | |||
Уравнение прямой с угловым коэффициентом | |||
Уравнение прямой через 2 точки | |||
Фибоначчи Леонардо Пизанский | |||
Фокус гиперболы | |||
Фокус эллипса | |||
Фундаментальное решение | |||
Функционал | |||
Функция на множестве | |||
Цилиндрическая поверхность | |||
Чебышев П.Л. | |||
Эвклид | |||
Эвклидово пространство | |||
Эйлер Леонард | |||
Эксцентриситет гиперболы | |||
Эксцентриситет эллипса | |||
Эллипс |
|
|
Предисловие | |
Краткая историческая справка | |
Лекция № 1 «Множества» | |
Лекция № 2 «Алгебра множеств» | |
Лекция № 3 «Отношения множеств» | |
Лекция № 4 «Функции множеств» | |
Лекция № 5 «Линейные пространства» | |
Лекция № 6 «Векторная алгебра» | |
Лекция № 7 «Эвклидово пространство» | |
Лекция № 8 «Определитель» | |
Лекция № 9 «Матрицы» | |
Лекция № 10 «Системы уравнений» | |
Лекция № 11 «Плоскость в пространстве» | |
Лекция № 12 «Прямая в пространстве» | |
Лекция № 13 «Прямая на плоскости» | |
Лекция № 14 «Окружность, эллипс» | |
Лекция № 15 «Гипербола, парабола» | |
Лекция № 16 «Сфера, эллипсоиды» | |
Лекция № 17 «Параболоиды, цилиндры» | |
Предметный указатель | |
Греческий Алфавит |
ЗАМЕТКИ
Александр Александрович Смирнов
ТЕОРИЯ МНОЖЕСТВ,