Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Stránky: 1
Ahoj,
elipsa vznikne jako průnik povrchu kužele a roviny. Myslle jsem si, že elipsa může vzniknout i jako průnik válcové plochy (válec jehož podstavou je kruh) a nějaké roviny. Ale válec není kužel, je ve všech místech sjejně "široký", tak bych čekal, že to tak nebude.... Jak to tedy je?
Offline
↑ check_drummer:
Pozdravujem,
Mozes sa napriklad inspirovat “Belgickimi teoremami” ( cf Dandelin a Guetelet).
A ako uvidis ide o geometricky dokaz.
Offline
↑ check_drummer:,
Pozdravujem,
Ak si nenasiel, tie Belgicke teoremy, tu mas jednu klucovu myslienku: Nech je dana jedna kruznica a jeden bod A mimo nej ( vonkajsi bod v rovine kruznice), z bodu A mame dve dotycnice k danrej kruznici, ktore sa jej dotykaju v bodoch B a C, potom usecky [AB] a [AC] maju rovnaku dlzku.
A podobna vlasnost plati aj pre gulu.
Offline
↑ check_drummer: Ze "sikmym rezem" valce je elipsa je podle me celkem zrejme. Ze je elipsa kuzeloseckou mi vlastne prijde prekvpivejsi.
Offline
↑ Stýv:
Mně přijde taky zřejmější, že řez válcem je lepisa. Ale že je to kuželosečka, to taky platí (dalo by se říct že tak je definovaná, kažopádne lze ukázat ekvivalenci s rovinnou definicí jak píše vanok)... Ale spíš mi jde o ten vztah dvou těles - na jedné straně válec, na druhé kužel, a přesto je řez v obou případech elipsa.... I když kužel se zužuje a válec ne - tak bych čekal, že v jednom z těch vdou případů nebiude elipsa (resp. tak křivkaco vznikne) "souměrná" (díky tomu zužování nebo naopak nezužování - u válce).
Offline
↑ check_drummer:,
Pozdravujem,
Mas pravdu v tom ze ten dokaz o ktorom pisem sa da upravit len v pripade elipsy.
Co sa tyka paraboly a hyperboly kde o preseciky roviny vhodnym uhlom z kuzelom a take pripady sa z valcom nepritrafia .
Mam ti dat ten dokaz na elipsu?
Offline
↑ check_drummer:
Dokaz.
Rob si zaroven obrazok.
Nech M je lubovolnny bod prieseseku roviny a valca (tu uvazujme, ze rovina prieseku je kolma na rovinu “vykresu”).
Uvazuj genericku priamku d valca prechadzajucu bodom M ( priamka d je rovnovezna z osouv valca) .
Tiez uvazuj dve gule g1; g2 vpisane do valca a
dotykajuce sa danej roviny v bodoch F1 a F2 a
valco kruznicami k1 (gula g1) a k2 (gula g2) ktore maju spolocne s priamkou d respektivne body M1 a M2.
Priamky MF1 a MM1 sa dotykaju gule g1 a tak ( cf #3) MF1=MM1.
Podobne mame MF2= MM2.
To nam da MM1+MM2= M1M2 = MF1+ MF2 (*) co konstanta lebo
M, M1 a M2 su na priamke d a
k1 a k2 su v dvoch rovnobeznych rovinach ( vzdialenosti M1M2) a tak tato uvaha plati pre lubovolny bod M.
Zaver geometricke miesto bodov “sikmym” rezom podla #1 je elipsa.
Poznamka: dost podobne uvaha sa da urobit ja pre rotacny kuzel.
Offline
↑ vanok:
Já ten důkaz znám právě s kuželem. Toto je dost podobné.
Offline
Otázka tedy je jestli když máme elipsu, která je řezem kužele a roviny a chceme tutéž elipu vyjádřit jako řez stejné roviny a nějakého válce, zda ten válec bude mít stejnou osu jako ten kužel....
Offline
↑ check_drummer:
Ahoj, asi nebude, protoze osa kuzele neprochazi stredem elipsy.
Offline
Grafický důkaz je asi problematický, ale matematický je celkem jednoduchý. Stačí dosadit. Jak už tu padlo, přijde mi spíš hůře představitelné, že elipsa je průsečík kuželu a roviny.
Já myslím, že lze dokázat v plné obecnosti, že průsečík kvadratické plochy a roviny nemůže být nic jiného než křivka druhého řádu - protože umocněním lineárního výrazu na druhou nikdy nedostaneme výraz vyššího než druhého řádu. A protože nic jiného než ty 4 kuželosečky už není, musí to být vždy jedna z nich.
Offline
↑ laszky:
A u čeho to plyne?
Asi je to jasné, protože kužel se nahoře zužuje, tak tam je ta část k "okraji" elipsy kratší...
A bude tedy ten válec mít alespoň osu rovnoběžnou s osou kužele?
Offline
↑ MichalAld:
Obojí odděleně, kužel i válec jsou jasné.... Jde spíš o zdánlivý rozpor, když jednu elipsiu "vepíšu" současně do kužele i do nějakého válce.... Jaká musí být ta jejich vzájemná poloha....
Offline
↑ check_drummer:
Napadá mě, že úloha není úplně jednoznačná. U válce je to jasné, průměr válce musí odpovídat té kratší ose elipsy a nákon poměru delší a kratší osy elipsy.
Ale u kužele máme dva parametry, jednak vrchovolý úhel kužele, a jednak ten jeho náklon. Takže je možné, že jednu a tu samou elipsu lze vyrobit z vícero kuželů, a tím pádem to musí jít z nekonečného množství kuželů.
Offline
↑ MichalAld:
To je zajímavá otázka - a pokud lze těch kuželů volit více tak jaké? Např. může osa toho kužele svírat s elipsou libovolný úhel? Pokud ne, tak jaké jsou ty hraniční úhly?
Offline
No, válec je limitní případ kužele s (téměř) nulovým úhlem - takže to bude jeden limit pro náklon osy kužele, a druhý bude když to bude kužel s vrcholovým úhlem (téměř) 180°, tam by měla být osa kužele (téměř) kolmá na tu elipsu.
No a ostatní kužele by měly být někde mezi tím, selským rozumem. Takže válec je k rovině elipsy skloněn nejvíce, kužely obecně méně v závislosti na vrchovolém úhlu. Ale přesný vztah mezi sklonem osy kužele a jeho vrcholovým úhlem samozřejmě netuším.
Offline
↑ MichalAld:
Pozdravujem,
( podla mojich spomienok, na temu co sa ucilo z geométrie na srednych skolach, v Zapadnej Europe, v polovici 20° storocia)
Kuzelosecky: geometricka definicia.
Treba vediet co je osa rotacneho kuzelu a co je jeho jedna generacna priamka, ktora pretina osu vo vrchole O kuzela (= da rotaciovou okolo osy da plast kuzela. )
Rovina rovnobezna z generacnou priamkou da parabolu ako priesecnicu z kuzelom.
Ak rovina pretina “horny a dolny” plast kuzela tak ide o hyperbolu.
A ak rovina pretina len jeden plast kuzela tak ide o elipsu.
( lahko sa to vyjadri aj podla uhla osy a generacnej priamky).
V tedajsom Ceskoslovesku nemam ziadne spomienky z geometrie tykajuce sa kuzeloseciek a nepoznam ani ziadnu sk. ci cz. knihu na tuto temu).
Offline
↑ MichalAld:
Ale my řešíme případ, kdy máme pevnou elipsu a hledáme, do kterých válců může být "vepsána". Ale nehledáme do jakých všech válců může být nějaká elipsa vepsána. Nějakou elipsu jde vepsat do každého válce.
Offline
↑ check_drummer:
Ale vždyť o tom přece mluvím. U válce je to jednoznačné. Válec musí mít průměr stejný jako je kratší osa elipsy. Potom ho elipsou prostrčíme a pak ho skláníme tak dlouho, až se dotkne zbývajících částí. U válce je to jednoznačná úloha.
Stejnět tak můžeme postupovat i s kuželem, jen je to trochu náročnější na tu 3D představivost. Jenže kužel může mít různý ten vrcholový úhel. Ale i tak ho můžeme vždycky v kolmém směru strčit až na doraz, a pak ho sklápět.
A protože víme, že jiná křivka druhého řádu podobná elipse neexistuje, tak víme také to, že když se kužel dotkne elipsy ve 4 bodech, tedy tam co končí velká a malá osa, dotkne se i celé elipsy. Takže vlastně stačí, když se budeme v našich myšlenkách zabývat jen těmi 4 body (nevím, jestli se nějak jmenují).
Offline
↑ check_drummer:
Mozna jeste doplnim toto tema ciste analytickym pohledem, ktery muze byt pro nekoho (vcetne me) zdaleka nejjednodussi a formalizuje limitni myslenku ↑ MichalAld:.
Vezmeme kuzelovou plochu
[mathjax2]x^2+y^2=(1-h z)^2.\label{1}\tag{1}[/mathjax2]
Je evidentni, ze pro [mathjax]h\in\mathbb{R}[/mathjax] vsechny tyto kuzely prochazi jednotkovou kruznici (z=0) a h akorat parametrizuje "spicatost" kuzele. Specialne, volba h=0 je valec s osou z. Ted to orotuju s nejakym uhlem [mathjax]\alpha[/mathjax] podle nejake osy lezici v rovine xy, napr. podle osy y (BUNO). Tzn. ze nahradim
[mathjax2]\left(\begin{matrix}x\\y\\z\end{matrix}\right)\mapsto\left(\begin{matrix}\cos\alpha&0&\sin\alpha\\0&1&0\\-\sin\alpha&0&\cos\alpha\end{matrix}\right)\left(\begin{matrix}x\\y\\z\end{matrix}\right),[/mathjax2]
coz \eqref{1} transformuje na
[mathjax2]((\cos\alpha)x+(\sin\alpha)z)^2+y^2=(1-h(-(\sin\alpha)x+(\cos\alpha)z))^2.\label{2}\tag{2}[/mathjax2]
Specialne, pro prunik s rovinou [mathjax]z=0[/mathjax] plati
[mathjax2](\cos^2\alpha-h^2\sin^2\alpha)x^2-2h(\sin\alpha)x+y^2=1,[/mathjax2]
coz je zjevne kuzelosecka pro skoro vsechny volby parametru. Navic, volba h=0 evidentne dava elipsu (pokud valec uplne nelezi tj. [mathjax]\alpha\neq\frac{\pi}2+k\pi[/mathjax]), jinak pro [mathjax]h\neq0[/mathjax] vidime, ze stred kuzelosecky se posouva ve smeru osy x (coz odpovida na jeden z dotazu vyse). Posouvaci obrazek: https://www.geogebra.org/m/v2dwm8gy
Online
Stránky: 1