Поверхности второго порядка




С угловым коэффициентом

a³0    
    Уравнение прямой L в отрезках   y= 0 Þ x=a x= 0 Þ y=b
    Уравнение прямой L каноническое   l =(m, n)   l =(m, n) çç L M 1(x 1, y 1L " M (x, yL  
    Уравнение прямой L, проходящей через две данные точки M 1 и M 2 l =(m, n) çç L M 1(x 1, , y 1L M 2(x 2, y 2L " M (x, yL   m=x 2x 1, n = y 2-– y 1 .
  Уравнения прямой L параметрические   " t Î R 1 – параметр  

 


Таблица 2

Уравнения плоскости Р Рисунки, пояснения
  A ( x–x 1)+ B ( y–y 1)+ C ( z–z 1)=0 Уравнение плоскости P, проходящей через данную точку М 1,, перпендикулярно данному вектору N =(A, B, C) N = (A, B C) r = (x, y, z) r 1 = (x 1, , y 1, z 1) M 1(x 1, , y 1, z 1P   " M (x, y, z) Î P
  Ax + By + Cz + D = 0 Общееуравнение плоскости P D = – Ax 1By 1Cz 1
  Уравнение плоскости P в отрезках y= 0, z= 0 Þ x=a x= 0, z= 0 Þ y=b x= 0, y= 0 Þ z=c
  Уравнение плоскости P, проходящей через три данные точки M 1(x 1, y 1, z, 1P, М 1 М Î Р M 2(x 2, y 2, z 2P, М 2 М 1Î Р M 3(x 3, y 3, z 3P, М 3 М 1Î Р " M (x, y, z)Î P
Уравнения прямой L в трехмерном пространстве (R 3) Рисунки, пояснения
  ì A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1=0 î A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2=0. Общееуравнение прямой L   N 1=(A 1, B 1, C 1) N 2=(A 2, B 2, C 2) N 1çç N 2 L ={ P 1Ç P 2} l çç L, l =(m,n, p)=[ N 1, N 2]  
  Уравнения прямой L канонические   l çç L, l =(m, n, p) M 1(x 1, y 1, z 1L "M(x, y, zL  
  Уравнение прямой L, проходящей через две данные точки M 1 и M 2   l çç L, l=(m, n, p), lt = M 1 M 2 m=x 2x 1, n=y 2y 1, p=z 2z 1 M 1(x 1, y 1, z 1L M 2(x 2, y 2, z 2L "M(x, y, zL  
  Параметрические уравненияпрямой L " t Î R 1  

 

Уравнения плоскости Р в трехмерном пространстве R 3 и уравнения прямой L
в двухмерном пространстве R 2

Таблица 3

Уравнения плоскости Р в R 3 в координатной форме Векторная форма уравнений P, L в R 3 и R 2 Уравнения прямой L в R 2 в координатной форме
I R 3 Уравнения P и L, проходящих через данную точку М 1 R 2I перпендикулярно данному вектору N
N =(A, B, C)   r = (x, y, z) r 1 = (x 1, y 1, z 1) M 1(x 1, y 1, z 1P " M (x, y, z) Î P     A(x-x 1)+ B (y-y 1)+ C (z-z 1)=0   r-r 1 = M 1 M M 1 M ^ N (P) M 1 M ^ N (L)   (r-r 1, N) = 0 (M 1 M, N) = 0 Условие ортогональности векторов N = (A,B)   r = (x, y) r 1 = (x 1, y 1) M1 (x 1, y 1) Î L " M (x, y) Î L     A (x-x 1)+ B (y-y 1) = 0
II R 3 Общие уравнения R 2 II
  Ax + By + Cz + D = 0 D = -Ax 1 - By 1 - Cz 1   (r,N) + D = 0   D = – (r1, N)   Ax + By +D = 0   D = -Ax 1 -By 1
III R3 Через n фиксированных точек M R2 III
  n = 3   n = 2  
M 1(x 1 ,y 1, z, 1P, М 1 М Î Р M 2(x 2, y 2, z 2P, М 2 М 1Î Р M 3(x 3, y 3, z 3P, М 3 М 1Î Р " M (x,y,z)Î P     M 1 Î P, L M 2 Î P, L " M Î P, L M 3 Î P M 1(x 1 ,y 1) Î L, M 2(x 2, y 2) Î L " M (x, y) Î L М 1 М çç М 2 М 1  
(M 1 M, M 1 M 2, M 1 M 3)=0 Условие компланарности векторов   [ M 1 M, M 1 M 2] = 0 Условие коллинеарности векторов  
    A =y 2 -y 1; B = – (x 2 -x 1), Û A (x-x 1) + B (y-y 1) = 0 (1. I.)
IV R 3 Уравнения в отрезках R 2 IV
  y= 0, z= 0 Þ x=a x= 0, z= 0 Þ y=b x= 0, y= 0 Þ z=c r = xi+yj+zk t = i/a +j/b +k/c (r,t) = 1 t = (1 /a, 1 /b, 1 /c) ç r ç cos (r,t) = 1/ ç t ç     y= 0 Þ x=a x= 0 Þ y=b
                     

 

Уравнения прямой L в трехмерном пространстве R 3 и в двухмерном пространстве R 2

Таблица 4

Уравнения прямой L в R 3 в координатной форме Векторная форма уравнений прямой L в R 2 и R 3 Уравнения прямой L в R 2 в координатной форме
I Канонические уравнения прямой L I
l =(m,n,p)   l=(m,n,p)ïï L M 1(x 1, y 1, z 1L M 2(x 2, y 2, z 2L "M(x, y, zL  
 
 

 

  r-r 1= M 1 M çç l r 2- r 1= M 1 M 2 çç l   [ r-r 1, l ]=0 [ M 1 M, l ]=0 l =(m, n)   l =(m,n) çç L M 1(x 1, y 1L M 2(x 2, y 2L " M (x, yL  
II Параметрические уравнения прямой L II
  " t Î R 1   r-r 1 çç l, " t Î R 1 M 1 M çç l   r-r 1= M 1 M = tl r=r 1+ tl [ M 1 M, tl ]=0   " t Î R 1  
III Уравнения прямой L, проходящей через две данные точки M 1 и M 2 III
  l çç L, l=(m,n,p), lt = M 1 M 2 m=x 2x 1, n=y 2y 1, p=z 2z 1  
 
 

 

  M 1 M çç M 1 M 2 çç l M 1Î L, M 2Î L, " M Î L   [ M 1 M, M 1 M 2]=0   l çç L, l =(m,n), tl = M 1 M 2 m=x 2x 1, n = y 2-– y 1 .
IV Общие уравнения прямой L в R 3 (P 1Ç P 2) Уравнение прямой L с угловым коэффициентом k в R 2 V
  N 1=(A 1, B 1, C 1) N 2=(A 2, B 2, C 2) N 1çç N 2 L ={ P 1Ç P 2} . ì A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1=0, î A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2=0.
 
 


 

N 1 çç N 2 Û P 1Ç P 2 Û Rang

 

  A x+ B y+ D =0, B ¹0 ß   y = kx + b a³0  
           

 

 

таблица 4 а (продолжение таблицы 4)

 

Связь между уравнениями прямой L в R 3 Связь между уравнениями прямой L в R 2
Общие(2.IV) Þ z0=0 Þ M 0(x 0, y 0,0)Î L или Þ y1=0 Þ M 1(x 1,0, z 1L   или Þ x 2=0 Þ M 2(0, y 2,z2L     N 1=(A 1, B 1, C 1),ü N 2=(A 2, B 2 ,C 2) þ Û l =[ N 1, N 2]=(m,n,p)   – канонические (2.I)   - ì x-x 0+ mt, í y-y 0+ nt, – параметрические(2.II) î z =0+ pt   ß – через две точки M 0Î L, M 1Î L (2.III) – общие(2.IV)   С угловым коэффициентом: (2.V)   y = kx+b ß ì x = x 1, y=kx 1+ b = y 1 Þ M 1(x 1, y 1L, î x = x 2, y=kx 2+ b = y 2 Þ M 2(x 2, y 2L.     через точки M 1Î L и M 2Î L (1. III) (2.III)   Þ – канонические(2.I) ß   ì n (x-x 1)= m (y-y1) í n (x-x 1)- m (y-y 1)=0, î n = A; –m = B;   A (x-x 1)+ B (y-y 1)=0 M 1(x 1, y 1L N =(A, B)^ L (1.I) ß - Ax 1B y1= D   Ax + By + D =0 – общее(1.II)  

 

 

Взаимное расположение плоскостей P в трёхмерном пространстве R 3
и прямых L в двухмерном пространстве R2

ТАБЛИЦА 5

I Обозначения, принятые в таблице 2, {P1,P2} в R3 I Обозначения, принятые в I таблице 2, {L1,L2} в R2
N 1=(A 1, B 1, C 1); N 2=(A 2, B 2,C2)     R3 cos j =   N 1=(A 1, B 1, C 1); N 2=(A 2, B 2, C 2)   R2
 
 

 


N 1 =(A 1, B 1)

N 2 =(A 2, B 2)

 

a) N1=(A1,B1);N2=(A2,B2)     б) L 1: y=k 1x+ b 1 L 2: y=k 2x+ b 2 tg j = ß k 1= tg a1; k 2= tg a2 tg j =tg (a2 – a1) =
II Признаки взаимного расположения плоскостей {P1, P2} и прямых {L1, L2} II
плоскости { Р 1, Р 2} в R n; n =3 Как расположены P и L Прямые { L 1, L 2} в R n; n =2
P 1 Ç P 2 (пересекаются) cos j= ¹±1 P 1^ P 2 Û N1^N2 Û cos j=0 { PP 2}= L, L Î P 1, L Î P 2   Rang A (y)= = Rang B (y)= 2 < 3= n совместная неопределенная система (y) N1ïï N2 j ¹ p k, k =0, ±1, ±2,... cos j ≠ ± 1 LL 2 (пересекаются) a) L 1^ LN 1^ N 2 Û cos j = 0 б) tg j= ¹0 1+ k 1 k 2 ¹ 0 L 1^ L 2 Û1+ k 1 k 2 =0 Û Û k 2= -1/ k 1 { LL 2}= M, M Î L 1, M Î L 2 Rang A (c)= = Rang B (c)= 2= n совместная определенная система (c)
P 1ïï P 2 (параллельны) cos j = ±1 N 1 =lN 2; D 1¹ lD 2 l Î R 1 1= Rang A (y,c) < < Rang B (y,c) = 2 системы (y),(c) несовместны L 1ïï L 2 (параллельны) а) cos j = ±1 б) k 1 = k 2; b 1 ¹ b 2 tg j = 0
PP 2 (совпадают) cosj = ±1 N 1= lN 2; D 1 = lD 2; l Î R 1 Rang A (y,c)= = Rang B (y,c)= 1 совместные неопределенные системы (y), (c) LL 2 (совпадают) а) cosj = ±1 б) k 1 = k 2, b 1 = b 2 tgj = 0

Расстояния d(P 1, P 2) между плоскостями P 1 и P 2 и d (L 1, L 2) между прямыми

L 1 и L 2 в R 3, пересечение { P Ç L } плоскости P и прямой L в R 3

ТАБЛИЦА 6

I P 1 || P 2, L 1 || L 2 в R 3 координатная форма P 1 || P 2, L 1 || L 2, векторная форма L 1 || L 2 в R 2II координатная форма
Ü Þ
 
Ü h – высота треугольника Þ
III Прямые L 1 и L 2 скрещиваются в R 3 P 1 || P 2 (LP 1, LP 2) Прямая L и плоскость P пересекаются в R 3 IV { P Ç L }= M 1
(d(L 1, L 2)=0Û LL 2);П(М 1 М 2, l 1 ,l 2) –параллелепипед, построенный на векторах М 1 М 2, l 1 ,l 2,, h – его высота M 0(x 0, y 0, z 0) Î L sin j = 0 Û L ^ P, l ïï N
       

ТАБЛИЦА 6а (продолжение таблицы 6)

VI Векторная запись условий ортогональности (P ^ L), коллинеарности (P || L) плоскости P и прямой L в R 3, пересечения P и L (P Ç L). { P Ç L }= M 1(x 1, y 1, z 1) – координаты точкиV пересечения плоскости P и прямой L в R 3
(2.II) Þ
 
 

 

 

 

к -мерная плоскость Р к в точечно-векторном евклидовом n -мерном пространстве R n

ТАБЛИЦА 7

  к = n – r, Rang A = r    
  AX = B    
Система m линейных уравнений с n неизвестными  
r = 1 гиперплоскость к = n –1 к = 1 прямая в R r+1 n – r = 1 к-мерная плоскость Р к0 в R n, проходящая через начало координат В =0 (СОЛУ) – система однородных линейных уравнений Общее решение произвольной системы линейных уравнений В ¹0 (ОРСЛУ)  
матричная форма координатная форма   матричная форма координатная форма      
           
  Плоскость в R3 n =3        
Уравнение плоскости в отрезках; Rang A = r = n –1 n = r + 1 AX=B AX =0 rang A=r, x1,x2,..,xr – базисные неизвестные. Число базисных неизвестных равно r. xr+1, xr+2,..,xn – свободные неизвестные Число свободных неизвестных равно k=n – r Отбросить строки, не вошедшие в базисный минор, перенести свободные неизвестные в правые части уравнений, а дальше следует применить метод Гаусса, Крамера или матричный.  
                             

 

Прямая в R 3 n =3, r =2, к =1 Фундаментальная система частных решений СОЛУ (ФСЧР) Частное решение произвольной СЛУ (ЧРСЛУ)
Общие уравнения  
матричная

форма

координатная форма Свободным неизвестным придать последовательно значения строк единичной матрицы Е xr+1 = xr+2 =...= xn = 0
    АХ 1 = 0 АХ 2 = 0 АХ к = 0, k=n–r. АС=В
Прямая в R 2 n = 2, r = 1, k = 1 Общее решение системы однородных линейных уравнений АХ 0=0 О. Р. произвольной системы
матричная форма координатная форма матричная форма координатная форма линейных уравнений (ОРСЛУ) АХ=В
  АХ=В Уравнение прямых в отрезках   AX=A (X0+C)= = AX 0+ AC= O+ B=B
Прямая в Rn=Rr + 1 n = r+ 1, k = 1  
координатная форма матричная форма  
параметрические уравнения, a 1 – параметр, свободная неизвестная  
– канонические уравнения  
             

Поверхности второго порядка

Вид поверхности второго порядка Уравнение Рисунок
  Эллипсоид
  Мнимый эллипсоид
  Однополостный гиперболоид
  Двуполостный гиперболоид
  Эллиптический параболоид
  Гиперболический параболоид
  Конус
  Мнимый конус
  Эллиптический цилиндр  
  Гиперболический цилиндр
  Параболический цилиндр Y 2 = 2 pX
  Мнимый эллиптический цилиндр  
  Пара мнимых пересекающихся плоскостей  
  Пара пересекающихся плоскостей  
  Пара параллельных плоскостей X 2a 2 = 0  
  Пара мнимых параллельных плоскостей X 2 + a 2 = 0  
  Пара совпавших плоскостей X 2 = 0  

 




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь