Исследование формы поверхностей второго порядка по их каноническим уравнениям.
Лекция №15
1.Эллипсоид
(1)
Поскольку x,y,z во второй степени, то координатные плоскости являются плоскостями симметрии, а начало координат – центром симметрии.
Выясним форму эллипсоида, пересекая его плоскостями, параллельными координатной плоскости Oxy. Эти плоскости будут иметь уравнение Z=h, где h- константа.
Линию пересечения плоскости Z=h с эллипсоидом обозначим Lh. Подставим Z=h в (1), получим:
=1
Обозначим
≤c, тогда
=1 - уравнение проекции
- эллипс.
В уравнении (1) a, b, c – отрезки, которые отсекает эллипсоид по соответствующим координатным осям.
Если a=b=c=R, то получаем сферу с центром в начале координат и с радиусом R.
2.Гиперболоид.
2.1. Однополостный гиперболоид
(2)
Выясним форму гиперболоида, пересекая его плоскостями, параллельными координатной плоскости Oxy. Эти плоскости будут иметь уравнение Z=h, где h- константа. Линию пересечения плоскости Z=h с гиперболоидом обозначим Lh. Подставим Z=h в (2), получим:
Введем обозначения: ,
. Тогда получим уравнение:
=1
2.2. Двуполостный гиперболоид.
(3)
А) Выясним форму гиперболоида, пересекая его плоскостями, параллельными координатной плоскости Oxy. Эти плоскости будут иметь уравнение Z=h, где h- константа. Линию пересечения плоскости Z=h с гиперболоидом обозначим Lh. Тогда . Обозначение:
,.
Тогда
И
Б) Выясним форму гиперболоида, пересекая его плоскостями, параллельными координатной плоскости Ozy. Эти плоскости будут иметь уравнение Х=h, где h- константа. Линию пересечения плоскости Х=h с гиперболоидом обозначим L'h:
. Правая часть всегда отрицательная при любом h. Поэтому получим после преобразования:
- уравнение гиперболы.
B) Выясним форму гиперболоида, пересекая его плоскостями, параллельными координатной плоскости Ozx. Эти плоскости будут иметь уравнение Y=h, где h- константа. Линию пересечения плоскости Y=h с гиперболоидом обозначим L’’h: . Правая часть всегда отрицательная. Поэтому получим после преобразования:
- уравнение гиперболы при любом h.
Самостоятельно исследовать все остальные поверхности из приведенной ранее таблицы.