Geometrie pro FST 2. Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0

Save this PDF as:
Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "Geometrie pro FST 2. Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0"

Transkript

1 Geometrie pro FST 2 Pomocný učební text František Ježek, Světlana Tomiczková Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0

2 Předmluva Tento pomocný text vznikl pro potřeby předmětu Geometrie pro FST 2, který vyučujeme pro studenty druhého ročníku Strojní fakulty v zimním semetru. Snažili jsme se napsat velice stručné a jednoduché pojednání. Věříme, že je to ta forma, kterou studenti potřebují. Pokud jsme v textu nechali nedopatření, resp. pokud je text někde nesrozumitelný, prosíme o sdělení takových poznatků. Ideální cestou pro takové sdělení je použití u a adresy Zvláště pilní hledači chyb a překlepů budou odměněni. Věříme, že tou odměnou ale bude především úspěšné složení zkoušky, nebot ten, kdo našel chybu, zpravidla přemýšlel. Právě geometrie je příležitostí k ověření myšlenkového potenciálu. Autoři 2

3 Obsah 1 Geometrická zobrazení a transformace souřadnic Transformace kartézského systému souřadnic Homogenní souřadnice Geometrické transformace v E 2, resp. v P (E 2 ) Posunutí neboli translace Otáčení neboli rotace okolo bodu Osová souměrnost Změna měřítka neboli dilatace Obecná afinní transformace Skládání transformací Inverzní geometrická transformace Geometrické transformace v E 3, resp. v P (E 3 ) Posunutí neboli translace Otáčení neboli rotace okolo osy Souměrnost podle roviny Dilatace Obecná afinní transformace a projektivní transformace Skládání transformací a inverzní transformace Cvičení Kontrolní otázky Křivky Základní pojmy Tečna a normála křivky Klasifikace bodů křivky Rektifikace Oskulační rovina a oskulační kružnice Obálka Ekvidistanta Cykloida Evoluta a evolventa Řídící kuželová plocha Šroubovice Základní pojmy Parametrické vyjádření šroubovice

4 OBSAH Tečna šroubovice a její průvodní trojhran Křivosti šroubovice Kontrolní otázky Obecné poznatky o plochách Základní pojmy Úlohy na plochách Výpočetní řešení některých úloh na plochách Gaussova křivost plochy Parametrické vyjádření ploch Kontrolní otázky Rotační plochy Základní pojmy Parametrické vyjádření rotační plochy Vlastnosti rotačních ploch Klasifikace rotačních ploch Úlohy na rotačních plochách Průniky rotačních ploch Rotační kvadriky Cvičení Kontrolní otázky Šroubové plochy Základní pojmy Parametrické vyjádření šroubové plochy Vlastnosti šroubových ploch Klasifikace šroubových ploch Úlohy na šroubových plochách Cvičení Kontrolní otázky Obalové plochy Základní pojmy Charakteristika roviny Charakteristika kulové plochy Metoda kulových ploch Metoda tečných rovin Určení obalové plochy výpočtem Cvičení Kontrolní otázky Rozvinutelné plochy Základní pojmy Typy rozvinutelných ploch Metody komplanace

5 OBSAH Metoda normálového řezu Metoda triangulace Tečna křivky v rozvinutí Rozvinutí rozvinutelné šroubové plochy Konstrukce a rozvinutí přechodové rozvinutelné plochy Kontrolní otázky Některé nekartézské souřadnicové soustavy Sférické souřadnice Cylindrické souřadnice Využití nekartézských souřadnic Cvičení Kontrolní otázky Nelineární útvary v rovině a v prostoru Vyjádření křivek Kružnice Elipsa Parabola Hyperbola Obecná rovnice kuželosečky Vektorové vyjádření kuželových a válcových ploch Obecná kuželová plocha Obecná válcová plocha Rotační plochy druhého stupně (kvadriky) v E Kulová plocha Rotační elipsoid Rotační paraboloid Rotační hyperboloid jednodílný Rotační hyperboloid dvoudílný Obecná rovnice kvadriky Kuželosečky a kvadriky v obecné poloze Cvičení Kontrolní otázky

6 Kapitola 1 Geometrická zobrazení a transformace souřadnic Uvažujme dvě množiny bodů M a N. Geometrickým zobrazením T rozumíme předpis, kterým každému bodu X (vzoru) z množiny M přiřadíme jednoznačně bod T(X) (obraz) z množiny N. Příkladem geometrického zobrazení je kolmé promítání do půdorysny (roviny xy), posunutí o daný vektor, otočení okolo dané osy apod. Řekneme, že geometrické zobrazení T je vzájemně jednoznačné, jestliže každým dvěma různým bodům jsou přiřazeny různé body, tj. platí-li X Y, X M, Y M T(X) T(Y ). Pro vzájemně jednoznačné zobrazení T množiny M na množinu N, tj. pro prosté zobrazení, existuje zobrazení T 1, které obrazu Y = T(X) přiřadí vzor, tj. bod X. Říkáme, že zobrazení T 1 je inverzní k zobrazení T. Vzájemně jednoznačné zobrazení, pro nějž M = N, nazýváme transformace. Např. pro posunutí můžeme položit M = N = E 3 a jistě jde o prosté zobrazení, tj. posunutí je transformace. Inverzní transformací je posunutí o vektor opačný k danému vektoru posunutí T. Pro kolmé promítání do půdorysny je M = E 3 a N = E 2. Nejde tedy o transformaci a navíc neexistuje inverzní zobrazení (z jednoho průmětu nelze rekonstruovat prostorový objekt). Dále rozlišíme dva způsoby, jakým jsou v geometrii a jejích aplikacích používány transformace: Geometrické transformace (bodů): Je zvolen souřadnicový systém. Transformaci jsou podrobeny body geometrického objektu, který tím mění polohu vzhledem k systému souřadnic, popř. i svůj tvar. Transformace systému souřadnic: Transformaci je podroben souřadnicový systém. Transformace je zvolena např. tak, aby vybraný geometrický objekt získal vzhledem k novému souřadnicovému systému polohu výhodnou pro matematické vyjádření operací s objektem. 6

7 1.1. TRANSFORMACE KARTÉZSKÉHO SYSTÉMU SOUŘADNIC Transformace kartézského systému souřadnic V tomto odstavci budeme popisovat transformace souřadnicových soustav v E 3, ale provedené úvahy a výpočty lze snadno aplikovat i na transformace kartézských systémů souřadnic v rovině, tj. v prostoru E 2 (a i v prostorech jiné dimenze). V textu použijeme tzv. Kroneckerovo delta δ ij, které nabývá hodnoty 1 pro i = j a hodnoty 0 v případě i j. Připomeňme, že kartézskou soustavu souřadnic v E 3 můžeme chápat jako uspořádanou čtveřici (O, e 1, e 2, e 3 ), kde O je počátek soustavy souřadnic a vektory e i jsou ortonormální, tj. platí pro ně e i e j = δ ij, i, j = 1, 2, 3. (1.1) Obrázek 1.1: Transformaci soustavy souřadnic používáme, chceme-li zjednodušit vyjádření objektů, nebo jestliže pro několik objektů chceme využít jednu souřadnicovou soustavu. Pro změnu souřadnicové soustavy odvodíme potřebné vztahy mezi původnímu souřadnicemi a novými souřadnicemi. V prostoru E 3 zvolíme dvě kartézské soustavy souřadnic S a S (obr. 1.1): S : (O, e 1, e 2, e 3 ), S : (O, e 1, e 2, e 3). (1.2) V soustavě souřadnic S má obecný bod X souřadnice X[x 1, x 2, x 3 ] a v S má tentýž bod X souřadnice X[x 1, x 2, x 3]. V soustavě S vyjádříme počátek O a vektory e i: O = O + 3 b j e j, (1.3) j=1 Podrobněji lze (1.4) rozepsat na e i = 3 a ji e j, i = 1, 2, 3. (1.4) j=1 e 1 = a 11 e 1 + a 21 e 2 + a 31 e 3, e 2 = a 12 e 1 + a 22 e 2 + a 32 e 3, (1.5) e 3 = a 13 e 1 + a 23 e 2 + a 33 e 3.

8 1.1. TRANSFORMACE KARTÉZSKÉHO SYSTÉMU SOUŘADNIC 8 Bod X vyjádříme v obou soustavách souřadnic: 3 X = O + x j e j = O + j=1 3 x ie i. (1.6) i=1 Použijeme-li v (1.6) vyjádření (1.3) a (1.4), dostaneme O + neboli 3 3 x j e j = O + b j e j + j=1 3 x i j=1 i=1 j=1 j=1 j=1 i=1 ( 3 ) a ji e j, (1.7) ( ) x j e j = b j + a ji x i e j. (1.8) Porovnáním obou stran v (1.8) zjistíme, že pro nové a staré souřadnice platí x j = 3 a ji x i + b j, j = 1, 2, 3. (1.9) i=1 Transformační rovnice rozepsané pro jednotlivá i a j mají tvar x 1 = a 11 x 1 + a 12 x 2 + a 13 x 3 + b 1, x 2 = a 21 x 1 + a 22 x 2 + a 23 x 3 + b 2, (1.10) x 3 = a 31 x 1 + a 32 x 2 + a 33 x 3 + b 3. V maticovém tvaru můžeme zapsat rovnice (1.10) jako X = X A T + b, (1.11) kde X[x 1, x 2, x 3 ], X [x 1, x 2, x 3], b = (b 1, b 2, b 3 ) a matice A má prvky a ij, i = 1, 2, 3, j = 1, 2, 3. Matici A budeme nazývat transformační matice. O této matici se dá dokázat přímým výpočtem, že platí: a 1i a 1j + a 2i a 2j + a 3i a 3j = δ ij. (1.12) Jde o skalární součiny vektorů daných sloupci matice A. Takto určené vektory jsou jednotkové a vzájemně kolmé. Proto se matice s touto vlastností označují jako ortonormální. Navíc lze vypočítat, že pro determinant ortononální matice A platí det A = ±1. Můžeme tedy rozlišit dva případy orientace S a S : 1. je-li det A = 1, jsou soustavy orientovány souhlasně; 2. je-li det A = 1, jsou soustavy orientovány nesouhlasně.

9 1.1. TRANSFORMACE KARTÉZSKÉHO SYSTÉMU SOUŘADNIC 9 V geometrii a v řadě aplikací se používají i tzv. afinní souřadnicové soustavy, tj. soustavy souřadnic, v nichž vektory e 1, e 2 a e 3 nejsou ortonormální, ale tvoří obecnou bázi. Přechod od kartézské soustavy souřadnic k afinní soustavě je popsán rovněž vztahem (1.11), ale matice A je jen regulární (nikoliv nutně ortonormální). Příklad 1. Uvažujme bod X[1,1,1] daný souřadnicemi v kartézské souřadnicové soustavě (O, e 1, e 2, e 3 ). Určíme souřadnice bodu X v afinní (nekartézské) souřadnicové soustavě (O, e 1, e 2, e 3), kde e 1 = e 1, e 2 = e 2, e 3 = e 2 + e 3. Řešení: Pokud si načtnete ilustrační obrázek, snadno dojdete při tomto jednoduchém zadání k výsledku bez výpočtu (doporučujeme, abyste si hypotézu o výsledku vytvořili). Pokud využijeme vztah (1.11) a uvědomíme-li si, že počátek souřadnicového systému se nemění, tj. vektor b je nulový, můžeme psát [1, 1, 1] = [x, y, z ]A T, neboli (vzhledem k přepodkládané regularitě matice A existuje matice inverzní) [x, y, z ] = [1, 1, 1](A T ) 1. Matice A má podle (1.5) ve sloupcích souřadnice vektorů nové souřadnicové soustavy vzhledem k původní souřadnicové soustavě, tj. platí 1, 0, 0 1, 0, 0 A = 0, 1, 1, A T 1 = 0, 1, 0. 0, 0, 1 0, 1, 1 Všimněte si, že matice A není ortonormální (uvažujte např. druhý a třetí sloupec, resp. velikost vektoru daného třetím sloupcem). Výpočet inverzní matice zde neuvádíme, nebot jde jen o velmi jednoduché cvičení na uplatnění Jordanovy eliminace, resp. výpočtu pomocí algebraických doplňků. Nyní již můžeme psát [x, y, z ] = [1, 1, 1] 1, 0, 0 0, 1, 0 0, 1, 1 = [1, 0, 1]. Věříme, že se výsledek shoduje s předpokládaným výsledkem na základě vašeho úvodního náčrtku.

10 1.2. HOMOGENNÍ SOUŘADNICE Homogenní souřadnice Než přistoupíme k popisu geometrických transformací bodů, zavedeme speciální souřadnice bodů tzv. homogenní souřadnice pomocí nichž se zjednoduší maticový zápis geometrických transformací. Uspořádanou čtveřici čísel [x h, y h, z h, w] (w 0) nazveme pravoúhlé homogenní souřadnice bodu P v projektivním rozšíření euklidovského prostoru E 3, platí-li: x = x h w, y = y h w, z = z h w kde čísla x, y, z jsou kartézské souřadnice bodu P. Body, pro které je w = 0, odpovídají vektorům a nazývají se nevlastní body. Tyto body nelze určit jejich kartézskými souřadnicemi. Projektivní rozšíření euklidovského prostoru značíme P (E 3 ) a můžeme říci, že vznikne doplněním eukleidovského prostoru o nevlastní body. Z definice je patrné, jak lze převádět homogenní souřadnice vlastních bodů (w 0) na jejich kartézské souřadnice a naopak. Příklad 2. Bod A má v daném kartézském systému souřadnic souřadnice [3,2,1]. Za jeho homogenní souřadnice lze volit trojici [3w, 2w, w, w], kde w 0. Např. pro w = 1 jsou to souřadnice [3,2,1,1]. Body (v homogenních souřadnicích) B=[3,2,1,0.5] a C=[3,2,1,2] mají kartézské souřadnice B=[6,4,2] a C=[1,5;1;0,5]. Homogenní souřadnice nevlastního bodu určeného vektorem OA jsou např. [3,2,1,0]. Obdobně lze zavést pravoúhlé homogenní souřadnice bodu P v rovině. 1.3 Geometrické transformace v E 2, resp. v P (E 2 ) Zabývejme se nejprve transformacemi v rovině E 2, resp. v jejím projektivním rozšíření P (E 2 ). Bod o souřadnicích [x, y], popř. [x h, y h, w] budeme transformovat do bodu [x, y ], popř. [x h, y h, w ] Posunutí neboli translace Posunutí (translace) je určeno vektorem posunutí p = (x t, y t ). Souřadnice bodu [x, y] se transformují rovnicemi x = x + x t, y = y + y t. Je zřejmé, že nevlastní bod určený vektorem (x, y) se posunutím nemění. Použijeme-li homogenní souřadnice, lze obě transformace pro vlastní i nevlastní body zapsat jednotně v maticovém tvaru: [x, y, w ] = [x, y, w] 1, 0, 0 0, 1, 0 x t, y t, 1

11 1.3. GEOMETRICKÉ TRANSFORMACE V E 2, RESP. V P (E 2 ) Otáčení neboli rotace okolo bodu Otáčení (rotace) kolem počátku O[0, 0] je určeno orientovaným úhlem α. Na obr. 1.2 je znázorněna odpovídající situace. Koeficienty odvodíme z podmínky, že body [0,0], [1,0] a [0,1] se otočí do bodů [0, 0], [cos α, sin α], [ sin α, cos α]. Platí: x = x cos α y sin α, y = x sin α + y cos α. (1.13) Obrázek 1.2: Obrázek 1.3: Transformační rovnice přepíšeme do maticového tvaru: cos α, sin α, 0 [x, y, w ] = [x, y, w] sin α, cos α, 0. (1.14) 0, 0, 1 Snadno zjistíme, že w = w Osová souměrnost Osová souměrnost je určena osou souměrnosti. Uvedeme transformační rovnice pro případ, kdy osou souměrnosti je některá souřadnicová osa. Platí x = ix, y = jy, kde i = 1, j = 1 pro souměrnost podle osy y; i = 1, j = 1 pro souměrnost podle osy x. Transformační rovnice pro souměrnost podle osy x přepíšeme do maticového tvaru: [x, y, w ] = [x, y, w] 1, 0, 0 0, 1, 0 0, 0, 1. (1.15)

12 1.3. GEOMETRICKÉ TRANSFORMACE V E 2, RESP. V P (E 2 ) 12 Podobně je možné uvést maticový zápis souměrnosti podle osy y. Souměrnost podle obecné osy popíšeme pomocí rozkladu na elementární transformace viz odst Změna měřítka neboli dilatace Změna měřítka (dilatace) na souřadnicových osách je určena násobky původních jednotek: x = s x x, y = s y y. Je-li s x = s y = s dostaneme stejnolehlost se středem v počátku O[0, 0] a koeficientem stejnolehlosti s. Maticový zápis transformačních rovnic si snadno představíte. Matice dilatace je diagonální Obecná afinní transformace Ŕekneme, že tři body A, B, C jsou kolineární, jsou-li kolineární vektory B A a C A. Afinní transformací rozumíme geometrické zobrazení T, které zachovává kolinearitu bodů a jejich dělící poměr, tj. pro každé tři kolineární body A, B, C platí, že body T(A), T(B), T(C) jsou kolineární a pro dělící poměr tří navzájem různých kolineárních bodů A, B, C platí (A, B, C) = (T(A), T(B), T(C)). Dá se ukázat, že každou afinní transformaci lze popsat v následujícím maticovém tvaru: a 11, a 12, 0 [x, y, w ] = [x, y, w] a 21, a 22, 0, (1.16) p 1, p 2, 1 ( ) a11, a kde matice A = 12 je regulární (tj. má nenulový determinant) a p = (p a 21, a 1, p 2 ) 22 je vektor posunutí. Pokud bychom upustili od použití homogenních souřadnic, je možné zapsat vztah (1.16) pro body prostoru E 2 je tvaru ( ) [x, y a11, a ] = [x, y] 12 a 21, a 22 + (p 1, p 2 ), (1.17) neboli stručně: X = X A + p, (1.18) kde p = (p 1, p 2 ) je vektor posunutí. Pokud použijeme homogenních souřadnic a označíme a 11, a 12, 0 T = a 21, a 22, 0, (1.19) p 1, p 2, 1 máme pro transformaci vlastních i nevlastních bodů vztah X = X T.

13 1.3. GEOMETRICKÉ TRANSFORMACE V E 2, RESP. V P (E 2 ) 13 Příklad 3. Na obr. 1.3 je uveden příklad afinní transformace v rovině. Stín je odvozen pomocí afinní transformace s maticí 1; 0; 0 [x, y, w ] = [x, y, w] 1; 0, 5; 0. (1.20) 0; 0; Skládání transformací Geometrický objekt je zpravidla podroben posloupnosti uvedených elementárních transformací. Z asociativního zákona pro násobení matic plyne, že matice složené transformace je součinem matic elementárních transformací. V předcházejících odstavcích jsme uvedli některé transformace s tím, že jsme předpokládali speciální určení (např. středem rotace byl počátek, osou souměrnosti byla souřadnicová osa). Složitější transformace můžeme popsat pomocí rozkladu (dekompozice) na transformace elementární. Postup vysvětlíme na příkladu. Příklad 4. Najdeme rovnici rovinné transformace pro otáčení kolem bodu A[x A, y A, 1] o úhel α. Řešení: Hledanou transformaci složíme ze tří elementárních transformací. Posunutím o vektor p = ( x A, y A ) se bod A ztotožní s počátkem O. Po otočení bodů kolem počátku o úhel α posuneme výsledné body zpět o vektor p. Posloupnost transformací zapíšeme za využití homogenních souřadnic v maticovém tvaru: X = X 1, 0, 0 0, 1, 0 x A, y A, 1 cos α, sin α, 0 sin α, cos α, 0 0, 0, 1 1, 0, 0 0, 1, 0 x A, y A, 1 Provedeme-li vynásobení uvedených tří matic, obdržíme matici dané transformace ve tvaru cos α, sin α, 0 sin α, cos α, 0. x A (1 cos α) + y A sin α, y A (1 cos α) x A sin α, Inverzní geometrická transformace Pro inverzní transformaci T 1 k dané transformaci T platí, že složením těchto dvou transformací je identita, tj. transformace, která každému bodu X přiřadí týž bod, tj. X = X. Maticí identity je samozřejmě jednotková matice I. Označme T matici transformace T a L matici transformace T 1. Pro tyto matice však musí platit vztah T L = L T = I, tj. L = T 1 matice inverzní transformace je inverzní maticí k matici dané transformace..

14 1.4. GEOMETRICKÉ TRANSFORMACE V E 3, RESP. V P (E 3 ) Geometrické transformace v E 3, resp. v P (E 3 ) Uvedeme přehled elementárních afinních transformací v prostoru E 3, resp. v P (E 3 ). Transformační rovnice zapíšeme v maticovém tvaru. Postupovat budeme rychleji, nebot v mnoha případech je určení transformací v P (E 3 ) analogické k uvedeným poznatkům pro prostor P (E 2 ). Podrobnější výklad je uveden jen tam, kde tato analogie neexistuje Posunutí neboli translace Pro posunutí (translaci) určenou vektorem posunutí p = (x t, y t, z t ) máme transformační rovnici: 1, 0, 0, 0 [x, y, z, w ] = [x, y, z, w] 0, 1, 0, 0 0, 0, 1, 0. x t, y t, z t, Otáčení neboli rotace okolo osy Otáčení (rotace) je určeno osou otáčení a orientovaným úhlem otáčení. Uvedeme matici R x,α pro otáčení kolem souřadnicové osy x o úhel α, matici R y,β pro otáčení kolem osy y o úhel β a matici R z,γ pro otáčení kolem osy z o úhel γ. Snadno stanovíme matici R z,γ, nebot vztahy pro transformaci složky x a y jsou analogické s rotací bodu okolo počátku vztah (1.13), souřadnice z se nemění. Další případy, tj. popis rotace okolo osy x a y, získáme cyklickou záměnou os tab Osa rotace 1. osa 2. osa z x y x y z y z x Tabulka 1.1: Pro hledané matice platí: R x,α = 1, 0, 0, 0 0, cos α, sin α, 0 0, sin α, cos α, 0 0, 0, 0, 1 R z,γ =, R y,β = cos γ, sin γ, 0, 0 sin γ, cos γ, 0, 0 0, 0, 1, 0 0, 0, 0, 1 cos β, 0, sin β, 0 0, 1, 0, 0 sin β, 0, cos β, 0 0, 0, 0, 1 Všimněte si, že souměrnost podle osy můžeme v prostoru P (E 3 ) nahradit rotací okolo dané osy o úhel ϕ = π. V prostoru P (E 2 ) je rotace okolo bodu o úhel ϕ = π souměrností podle daného bodu (středu)..,

15 1.4. GEOMETRICKÉ TRANSFORMACE V E 3, RESP. V P (E 3 ) Souměrnost podle roviny Souměrnost podle roviny je určena rovinou souměrnosti. Uvedeme rovnice pro transformaci bodu souměrností podle jednotlivých souřadnicových rovin: i, 0, 0, 0 [x, y, z, w ] = [x, y, z, w] 0, j, 0, 0 0, 0, k, 0, 0, 0, 0, 1 kde i = -1, j = 1, k = 1 pro souměrnost podle roviny yz, i = 1, j = -1, k = 1 pro souměrnost podle roviny xz, i = 1, j = 1, k = -1 pro souměrnost podle roviny xy Dilatace Dilatace neboli změna měřítka na souřadnicových osách je určena nenulovými násobky s x, s y, s z původních jednotek. Maticově můžeme psát: s x [x, y, z, w ] = [x, y, z, w] 0 s y s z Podobně jako v případu rovinné geometrie dostaneme i zde pro s = s x = s y stejnolehlost se středem stejnolehlosti v počátku a s koeficientem s. = s z Obecná afinní transformace a projektivní transformace Podobně jako v rovinném případě můžeme i v prostoru P (E 3 ) popsat každou afinní transformaci v následujícím maticovém tvaru: a 11, a 12, a 13, 0 [x, y, z, w ] = [x, y, z, w] a 21, a 22, a 23, 0 a 31, a 32, a 33, 0, (1.21) p 1, p 2, p 3, 1 kde matice A = a 11, a 12, a 13 a 21, a 22, a 23 a 31, a 32, a 33 je regulární (tj. má nenulový determinant). Opět můžeme uvést, že uplatnění obecné afinní transformace je popsáno maticovým součinem X = X T, kde T je matice transformace. Pro zvídavého čtenáře můžeme ještě doplnit, že obecnější transformací je tzv. projektivní transformace. Ta sice zachovává kolinearitu bodů, ale již může měnit dělící poměr bodů (nemění však podíl dělících poměrů tzv. dvojpoměr). Popis takového transformace je tvaru (1.21) s tím, že poslední sloupec transformační matice může obsahovat i nenulové prvky. V afinní transformaci vlastnímu bodu byl přiřazen vždy bod vlastní (a nevlastnímu

16 1.5. SKLÁDÁNÍ TRANSFORMACÍ A INVERZNÍ TRANSFORMACE 16 bod nevlastní). Toto již neplatí v případě projektivní transformace. V důsledku to znamená, že projektivní transformace obecně nezachovává rovnoběžnost (afinní transformace rovnoběžnost zachovává). Příkladem projektivního zobrazení je např. perspektivní pohled apod. 1.5 Skládání transformací a inverzní transformace Vše, co jsme uvedli o skládání transformací a o inverzní transformaci v rovinném případě, je platné i pro transformace v prostoru P (E 3 ). Pro ilustraci uvedeme alespoň jeden příklad. Příklad 5. Sestavíme matici souměrnosti podle roviny x 2z +3 = 0. Určíme pak obrazy bodů O[0, 0, 0], R[1, 1, 1] a Q[ 3, 0, 5] a obraz směru (nevlastního bodu) daného vektorem (1, 0, 2). Řešení: Zvolíme postup, který byl použit již v části věnované rovinným transformacím, tj. provedeme rozklad (dekompozici) hledané transformace T na elementární transformace. Daná rovina je zřejmě rovnoběžná s osou y (koeficient u y je nulový). Transformaci T tedy získáme složením: posunutí P (rovina souměrnosti bude po posunutí procházet osou y), rotace R (rovinu souměrnosti převedeme do polohy totožné s rovinou xy), souměrnosti S podle roviny xy, rotace R 1, posunutí P 1. Poslední dvě transformace (pozor na pořadí) umístí zpět rovinu souměrnosti do původní polohy. Píšeme T = P 1 R 1 S R P. Vektor normály dané roviny je n = (1, 0, 2). Určíme dále alespoň jeden bod roviny, např. bod X x. Volíme tedy z = 0 a máme X[ 3, 0, 0]. První transformací bude posunutí P o vektor (3, 0, 0). Rovina souměrnosti prochází po provedení transformace P počátkem a osou y. Nyní provedeme rotaci R, v níž rovina přejde do některé souřadnicové roviny, např. xy. Stanovíme úhel otočení α jako odchylku rovin. Použijeme k tomu normálové vektory n a z, kde z=(0,0,1) je normálový vektor roviny xy. Platí cos α = n z n z, tj. cos α = 2 5 = Pomocí vztahu sin 2 α = 1 cos 2 α vypočteme sin α = 5 5.

17 1.6. CVIČENÍ 17 Označme matice, které odpovídají daným transformacím stejnými písmeny, jako jsou označeny dílčí transformace (R bude matice rotace R apod.). Pro matici T výsledné transformace platí (pozor na pořadí): T = P R S R 1 P 1, tj. T = 1, 0, 0, 0 0, 1, 0, 0 0, 0, 1 0 3, 0, 0, , 0, 5, 0 5 0, 1, 0, 0 5, 0, , 0 5, 0, 5, 0 5 0, 1, 0, 0, 0, , 0 5 0, 0, 0, 1 0, 0, 0, 1 1, 0, 0, 0 0, 1, 0, 0 0, 0, 1 0 3, 0, 0, 1 1, 0, 0, 0 0, 1, 0, 0 0, 0, 1 0 0, 0, 0, 1. Provedeme-li naznačené násobení matic, obdržíme matici výsledné transformace: 3, 0, 4, T = 0, 1, 0, 0 4, 0, 3, , 0, 12, Pro určení nové (transformované) polohy daných vlastních bodů O, R, Q a nevlastního bodu [1, 0, 2, 0] stačí vynásobit homogenní souřadnice daných maticí T. S výhodou můžeme tuto operaci zapsat ve tvaru (řádky první matice jsou dány homogenními souřadnicemi zadaných bodů): 0, 0, 0, 1 1, 1, 1, 1 3, 0, 5, 1 1, 0, 2, 0 3, 0, 4, , 1, 0, 0 4, 0, 3, , 0, 12, = 6, 0, 12, , 1, 13, , 0, 3, 1 1, 0, 2, 0 Máme tedy T(O) = [ 6, 0, 12, 1], T(R) = [ 1, 1, 13, 1], T(Q) = [1, 0, 3, 1] a obrazem vektoru s = (1, 0, 2) je vektor T(s) = ( 1, 0, 2), tj. vektor opačný (jde vlastně o obraz normálového vektoru zadané roviny souměrnosti). Oba vektory s a T(s) určují stejný nevlastní bod, tj. bod, který je v dané transformaci samodružný. 1.6 Cvičení. 1.1 Je dána jednotková krychle ABCDA B C D. Napište transformační rovnice přechodu od kartézského souřadnicového systému {A, AB, AD, AA } k systému {C, C D, C B, C C}. [x = x + 1, y = y + 1, z = z + 1]

18 1.6. CVIČENÍ Rozhodněte, zda matice A = 1, 2, , 2, , 0, je transformační maticí pro přechod mezi dvěma kartézskými soustavami souřadnic. [využijeme vztahů (1.12) není] 1.3 Sestavte transformační rovnice přechodu mezi dvěma kartézskými systémy souřadnic, jestliže nový systém vznikne z původního otočením kolem osy z o úhel ϕ = π. 4 [x = 2 2 (x + y ), y = 2 2 ( x + y ), z = z ] 1.4 Určete nové souřadnice bodu M[2, 1, 3], jestliže se kartézská souřadnicová soustava otočí okolo osy z o orientovaný úhel α = π. 6 [ 3 [ 1, 1 3 ]], Sestavte matici geometrické transformace v E 2, která vznikne složením (v tomto pořadí) rotace okolo bodu S[1, 2] o úhel 45 o a dilatace, v níž se mění měřítko na ose x na poloviční. 2, 2, T = 2, 2, 0 4 2, , Určete obrazy bodů S[1, 2] a O[0, 0] a vektoru a = (1, 1) v transformaci podle předcházejícího příkladu. [ T(A) = [ 1, 2], T(0) = [ 1 + 2, 2 ] ], T(a) = (0, 2) 1.7 Určete matici inverzní transformace k transformaci podle cvičení 5 z této kapitoly. [ určete T 1, příp. (pořadí!) T 1 = R S, 45 0 D sx=2 ] 1.8 V prostoru E 2 určete afinní transformaci, která má samodružné body O[0, 0] a A[1, 0] a obrazem bodu B[0, 1] je bod B [1, 1]. 1, 0, 0 T = 1, 1, 0 0, 0, Sestavte matici rotace jako geometrické transformace v E 3, je-li osou rotace přímka o : x = t, y = 2t, z = 1. T = P 1 o o 1 R 1 o 1 y R y,ϕ R o1 y P o o1 ; 4 cos ϕ + 1, 2 cos ϕ 2, 2 5 sin ϕ, T = cos ϕ 2, 1 cos ϕ + 4, 5 sin ϕ, sin ϕ, 5 sin ϕ, cos ϕ, sin ϕ, 5 sin ϕ, cos ϕ 1, 1 5 5

19 1.7. KONTROLNÍ OTÁZKY Maticově popište geometrickou transformaci, která vznikne složením rotace okolo osy z a posunutí ve směru této osy (jde o popis šroubového pohybu). cos ϕ, sin ϕ, 0, 0 matice transformace T = sin ϕ, cos ϕ, 0, 0 0, 0, 1, 0 0, 0, v 0 ϕ, Kontrolní otázky 1.1 Jak se liší homogenní souřadnice vlastního a nevlastního bodu. 1.2 Pomocí geometrických transformací v rovině uved te příklad dvou matic A a B, pro něž A B = B A, tj. případ zaměnitelného pořadí dvou transformací. 1.3 Pomocí geometrických transformací v rovině uved te příklad dvou matic A a B, pro něž A B B A, tj. případ nezaměnitelného pořadí dvou transformací. 1.4 Matice transformace v P (E 3 ) je tvaru T = α, 0, 0, 0 0, β, 0, 0 0, 0, γ, 0 0, 0, 0, 1 Do následující tabulky doplňte pro dané hodnoty diagonálních prvků, o jaké souměrnosti se jedná:. α β γ souměrnost podle K maticím souměrností z předcházející otázky stanovte inverzní transformace a formulujte obecné tvrzení o inverzní transformaci k souměrnosti. 1.6 Popište, jak je možné stanovit parametrické vyjádření translačních (vznikají posuvným pohybem křivky), rotačních a šroubových ploch pomocí transformací.

20 Kapitola 2 Křivky 2.1 Základní pojmy Křivkou rozumíme dráhu pohybujícího se bodu. Křivka je jednoparametrická množina bodů, nebot pohyb je závislý na jediném parametru zpravidla jde o čas. Obrázek 2.1: K definici křivky Pomocí matematických prostředků je možné definovat regulární křivku takto: Definice 1. Regulární křivkou třídy C n v E 3 rozumíme množinu K E 3 (obr. 2.1), pro níž existuje vektorová funkce P (t), t I tak, že (a) P : I K, I je otevřený interval, (b) P je třídy C n, (c) P (t 0 ) 0 pro všechna t 0 I, (d) t 1 t 2 P (t 1 ) P (t 2 ). 20

21 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY 21 Je samozřejmě možné omezit se v definici na rovinu, tedy na prostor E 2, tedy na křivky ležící v rovině. Rovinnou křivkou rozumíme navíc ale i křivku, která je definována v prostoru E 3, ale všechny její body leží v jedné rovině. Křivkou (bez přívlastku regulární ) zpravidla rozumíme množinu bodů, která je po částech regulární křivkou, tj. připouštíme, že v konečném počtu bodů jsou porušeny uvedené podmínky. Uvedená definice využívá tzv. vektorový popis křivky, který lze ale snadno rozepsat do parametrických rovnic. Příklad 6. Např. elipsa má parametrické vyjádření její vektorový popis v E 2 je Rovnice x = a cos t, y = b sin t, t (0, 2π); a, b > 0, P (t) = (a cos t, b sin t). x = r cos t, y = r sin t, z = 2t, t ( π, π) jsou vyjádřením části šroubovice. Vektorově můžeme psát P (t) = (r cos t, r sin t, 2t). I rovinnou křivku můžeme zapsat jako křivku v prostoru např. je vyjádřením úsečky v prostoru Tečna a normála křivky x = 1 + t, y = t, z = 2 0.5t, t 5, 6 Na křivce zvolíme bod T a v jeho okolí bod A. Tečna křivky je limitní polohou přímky AT pro A T (obr.2.2). Pomocí vektoru první derivace můžeme definovat tečnu křivky jako přímku určenou bodem křivky a tečným vektorem. Píšeme X = T + su, kde u = (x (t), y (t), z (t)), u o je tečný vektor a T [T 1, T 2, T 3 ] dotykový bod. Sečna je spojnice dvou bodů křivky. Asymptota je tečna v nevlastním bodě. Normála v bodě T je každá přímka kolmá k tečně v bodě T procházející bodem T. Normálová rovina je množina všech normál v bodě křivky. Je to rovina kolmá k tečně. Úhel křivek k 1, k 2 (protínajících se) je úhel jejich tečen v jejich průsečíku (obr.2.3). Rovnoběžným nebo středovým průmětem prostorové křivky je rovinná křivka. Průmětem tečny je tečna nebo bod.

22 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY 22 Obrázek 2.2: Obrázek 2.3: Klasifikace bodů křivky Bod, ve kterém má křivka jedinou tečnu určenou jediným nenulovým vektorem, nazýváme regulární bod; v opačném případě bod nazveme singulární. Různé typy singulárních bodů vidíme na obr Bod A v obrázku 2.4a) se nazývá uzlový bod, body B a C v obrázku 2.4b) a c) jsou body vratu a bod D v obrázku 2.4d) je inflexní bod (ten je speciálním případem regulárního bodu). Obrázek 2.4: Rektifikace Rektifikace oblouku křivky je rozvinutí oblouku křivky na přímku, tj. sestrojení úsečky stejné velikosti, jako je délka oblouku křivky. Nejjednodušší rektifikace je založena na náhradě křivky lomenou čarou (lineární interpolace) - obr Na křivce zvolíme vhodný počet bodů (na obr. 2.5 jsou označeny A 1, A 2,...), spojíme lomenou čarou a jednotlivé úsečky přeneseme na přímku. Je zřejmé, že čím více bodů zvolíme, tím přesněji můžeme zjistit délku křivky. Věta 1. Délku oblouku prostorové křivky, pro kterou známe její parametrické vyjádření, můžeme vypočítat pomocí integrálu t2 x (t) 2 + y (t) 2 + z (t) 2 dt, t 1

23 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY 23 Obrázek 2.5: Obrázek 2.6: kde t 1 a t 2 jsou krajní body oblouku křivky. K rektifikaci oblouku kružnice se často užívalo přibližných konstrukcí jako např. konstrukce Kochaňského, d Ocagneova nebo Sobotkova. Použití počítačů v technických oborech nám umožňuje zjistit délku oblouku mnohem pohodlněji i přesněji, proto i zde budeme používat bud výpočtu pomocí integrálu, nebo pomocí lineární interpolace (jako součet délek stran nahrazující lomené čáry). Obráceně můžeme také navinout úsečku na křivku, tj. na dané křivce najdeme oblouk, jehož délka se rovná velikosti dané úsečky Oskulační rovina a oskulační kružnice Je dán bod T a tečna t v tomto bodě, na křivce zvolíme v okolí bodu T bod A. Rovina α je určená bodem A a tečnou t. Limitní poloha této roviny při A T se nazývá oskulační rovina. V oskulační rovině leží jedna z normál křivky v daném bodě. Tuto normálu nazýváme hlavní normála. Normála kolmá k oskulační rovině se nazývá binormála. Určení rovnice oskulační roviny můžeme provést podle následujícího tvrzení: Věta 2. Pokud jsou vektory P a P v daném bodě P (t 0 ) křivky nekolineární, tj. daný bod křivky není jejím inflexním bodem, pak oskulační rovina křivky v daném bodě je určena vektory P a P, tj. rovnici oskulační roviny můžeme psát ve tvaru X(u, v) = P (t 0 ) + up (t 0 ) + vp (t 0 ), u R, v R. Na křivce k zvolíme libovolný regulární bod A. Dále na křivce zvolíme ještě další dva body A 1, A 2. Body A, A 1, A 2 je určena kružnice l. Oskulační kružnice křivky k v bodě A je limitní polohou kružnice l(a, A 1, A 2 ), jestliže A 1 A a A 2 A (obr.2.6). Střed této kružnice nazýváme střed křivosti a poloměr r této kružnice nazýváme poloměr křivosti. Číslo 1 k = 1 nazýváme první křivostí (flexí) křivky k v bodě A. Kromě toho r u křivek pracujeme i s druhou křivostí (torzí) 2 k, která vyjadřuje prostorové zakřivení křivky, tedy zakřivení vzhledem k oskulační rovině. Návod k určení obou křivostí dává následující věta.

24 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY 24 Věta 3. Pro regulární křivku s obecným parametrem platí ( 1 k) 2 = (P P ) 2 (P P ) 3 2 k = (P, P, P ) (P P ) 2 Oskulační kružnice se v malém okolí bodu A velmi málo liší od křivky k, a proto můžeme v okolí bodu A nahradit křivku její oskulační kružnicí. Toto nahrazení se používá např. u kuželoseček, kde známe jednoduché konstrukce oskulačních kružnic ve vrcholech. Oskulační kružnice leží v oskulační rovině křivky a má poloměr rovný převrácené hodnotě první křivosti dané křivky v daném bodě. Pro polohový vektor středu S křivosti křivky v bodě daném parametrem t 0 máme S = P (t 0 ) k(t 0 ) n. Křivky se dotýkají v daném bodě, mají-li v něm společnou tečnu. Křivka může být dána i jiným způsobem, než jako dráha bodu, např. jako obálka jednoparametrické soustavy křivek, ekvidistanta, evoluta, evolventa, cykloida nebo jako průnik ploch. Některé z těchto křivek dále popíšeme, ale více se zaměříme na prostorovou křivku důležitou pro technickou praxi šroubovici. Obrázek 2.7: Obrázek 2.8: Příklad 7. Pro prostorovou křivku danou vektorovou funkcí P (t), t I, určete jednotkové vektory určující tečnu, hlavní normálu a binormálu tak, aby tvořily pravotočivý systém. Řešení: Hledané jednotkové a vzájemně kolmé vektory označme t, n a b. Je zřejmé, že t = P P (jde o normování tečného vektoru). Vektory P a P určují (pokud jde o neinflexní bod) spolu s daným bodem křivky oskulační rovinu. Místo vektoru P můžeme uvažovat již

25 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY 25 jednotkový vektor t. Pomocí vektorového součinu určíme vektor kolmý k oskulační rovině a provedeme jeho normování. Pro vektor binormály tedy platí b = t P t P. Jednotkový vektor hlavní normály (pozor na pořadí vektorů) určíme již snadno pomocí vektorového součinu jednotkových a na sebe kolmých vektorů (není již nutné normování): Obálka n = b t. Je dána jednoparametrická soustava křivek v rovině. Křivka u, které se dotýkají všechny křivky soustavy se nazývá obálka soustavy křivek. Dotykový bod obálky a křivky daného systému se nazývá charakteristický bod. Na obrázku 2.7a) je křivka u obálkou soustavy přímek, na obrázku 2.7b) je dvojice křivek u, u obálkou soustavy elips. Na každé obálce je vyznačeno několik charakteristických bodů. Věta 4. Uvažujeme rovinnou křivku danou implicitní rovnicí F (x, y, α) = 0, kde α je parametr popisující jednotlivé křivky dané soustavy křivek. Necht 2 F 0, tj. tvořící α 2 křivka má s obalovou křivkou lokálně společný jen bod, tedy křivka se svým pohybem nereprodukuje. Pak souřadnice bodů obalové křivky jsou řešením soustavy F (x, y, α) = 0, F (x, y, α) α = 0. Uvažujeme-li α jako parametr, dostaneme obalovou křivku a α je její parametr. Příklad 8. Určete obálku systému kružnic (x α) 2 + y 2 = 1. Řešení: Podle předcházející věty máme rovnice: Dostáváme dvě rovnice (x α) 2 + y 2 = 1 F α = 2(x α)( 1) = 0. (x α) 2 + y 2 1 = 0 x α = 0 Dosazením z druhé rovnic do první, máme tuto rovnici y 2 1 = 0, tj. y = ±1. Obálkou systému křivek jsou tedy dvě přímky y = 1 a y = 1. Výsledkem je samozřejmě v souladu s tím, že v zadání šlo o jednotkovou kružnici, které se posouvá svým středem po ose x.

26 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY Ekvidistanta Máme dánu rovinnou křivku k. Okolo každého bodu této křivky opíšeme kružnici o poloměru r. Jestliže existuje obálka této soustavy kružnic nazýváme ji ekvidistantou křivky k - obr Body ekvidistanty můžeme získat také jiným způsobem: v každém bodě A křivky k sestrojíme hlavní normálu a naneseme na ni od bodu A úsečku o velikosti r. Tento postup lze použít i pro prostorové křivky. k h c e p Obrázek 2.9: Obrázek 2.10: Cykloida Při odvalování křivky k po pevné křivce p opíše každý bod roviny křivku, kterou nazýváme trajektorie (dráha). Při odvalování kružnice k po přímce p opíše každý bod kružnice (prostou) cykloidu. Bod uvnitř kružnice k opíše zkrácenou cykloidu a bod vně kružnice opíše prodlouženou cykloidu. Na obrázku 2.9 je znázorněna cykloida c, zkrácená cykloida e a prodloužená cykloida h Evoluta a evolventa Jestliže existuje obálka hlavních normál rovinné křivky, nazýváme ji evolutou. Lze ji pak také získat jako množinu středů křivosti křivky. Evolventu křivky p získáme následujícím způsobem: Na křivce p zvolíme bod A, na křivce volíme další body, v každém bodě A 1 sestrojíme tečnu a naneseme na ni délku oblouku A 1 A. Takto získaný bod je bodem evolventy křivky p. Můžeme také říci, že jestliže odvalujeme přímku po křivce p, bod přímky opisuje evolventu. Na obrázku 2.10 je část evolventy kružnice. Křivka q je evolventou kružnice p (kruhovou evolventou). Kružnice p je evolutou křivky q Řídící kuželová plocha Řídící kuželová plocha prostorové křivky je množina všech přímek, vedených pevným bodem V rovnoběžně se všemi tečnami křivky (tečna křivky je rovnoběžná s povrchovou

27 2.2. ŠROUBOVICE 27 přímkou řídící kuželové plochy) (obr.2.11). Obrázek 2.11: 2.2 Šroubovice Základní pojmy Definice 2. Šroubový pohyb vzniká složením rovnoměrného otáčivého pohybu kolem pevné přímky (osy) a rovnoměrného posuvného pohybu ve směru této přímky. Šroubovice je dráha bodu A při šroubovém pohybu, kde ω je úhel otočení a p posunutí bodu A (obr. 2.12). Výška závitu v je velikost posunutí bodu při otočení o 2π radiánů. Jestliže otočíme bod o 1 radián, označíme velikost posunutí v 0 a nazýváme redukovanou výškou závitu. Platí v 0 = v. 2π Šroubovice (o, A, v 0, {±}) je určena osou o, bodem A, redukovanou výškou závitu v 0 a informací o pravotočivosti nebo levotočivosti šroubovice (+ nebo ). Šroubovice leží na rotační válcové ploše. Jestliže rozvineme tuto válcovou plochu do roviny, šroubovice se rozvine do přímky. Pokud zavedeme souřadnicový systém tak, aby stopník šroubovice (bod, ve kterém šroubovice protíná půdorysnu) ležel v počátku a osa šroubovice byla rovnoběžná s osou y, je toto rozvinutí šroubovice grafem závislosti posunutí na délce oblouku (neboli úhlu otočení) (obr.2.13) Parametrické vyjádření šroubovice Parametrické rovnice pravotočivé šroubovice, jejíž osou je osa z, r je poloměr válcové plochy, na níž šroubovice leží, redukovaná výška závitu je v 0 a bod A[r, 0, 0], jsou x = r cos ω, y = r sin ω, z = v 0 ω, ω (0, 2π). Jestliže šroubovici umístíme tak, aby osa šroubovice byla kolmá na půdorysnu, pak půdorysem šroubovice je kružnice a nárysem šroubovice je zobecněná sinusoida (křivka odpovídající sinusoidě v afinitě).

28 2.2. ŠROUBOVICE 28 Obrázek 2.12: Obrázek 2.13: Obrázek 2.14: Tečna šroubovice a její průvodní trojhran Věta 5. Tečny šroubovice svírají konstantní úhel s rovinou kolmou k ose šroubovice, resp. s osou šroubového pohybu. Říkáme, že šroubovice je křivka konstantního spádu. Důkaz: Určíme tečný vektor křivky a vypočteme odchylku tohoto vektoru od směrového vektoru osy šroubovice. Bez újmy na obecnosti předpokládejme, že osou šroubovice je osa z, tedy směrový vektor osy z = (0, 0, 1). Derivováním složek parametrické rovnice šroubovice podle parametru ω vypočteme Pro odchylku α vektorů z a P platí P = ( r sin ω, r cos ω, v 0 ). cos α = z P z P = v 0 1 r 2 + v 2 0 = v 0. r2 + v0 2 Z toho je zřejmé, že úhel α nezávisí na parametru ω a tedy odchylka tečny šroubovice od její osy je ve všech bodech šroubovice stejná.

29 2.2. ŠROUBOVICE 29 Půdorysné stopníky tečen šroubovice leží na kruhové evolventě kružnice, která je půdorysem šroubovice. Věta 6. Řídící kužel šroubovice (řídící kuželová plocha), který je tvořen površkami rovnoběžnými s tečnami šroubovice, je rotační, má výšku v 0 a poloměr podstavy r. Důkaz: Tvrzení plyne z důkazu věty 5. Tečna šroubovice je rovnoběžná s přeponou trojúhelníka o odvěsnách v 0 a r s tím, že odvěsna délky v 0 leží na ose šroubového pohybu. Hlavní normála šroubovice je normála kolmá k ose a osu protíná. Oskulační rovina je určena hlavní normálou a tečnou šroubovice. Binormála je normála kolmá na oskulační rovinu Křivosti šroubovice Provedeme výpočet první a druhé křivosti šroubovice. Máme a vypočteme Určíme vektor P = ( r sin ω, r cos ω, v 0 ) P = ( r cos ω, r sin ω, 0). q = P P = (rv 0 sin ω, rv 0 cos ω, r 2 ). Pro první křivost podle věty 3 obdržíme 1 r k = 2 v0 2 + r 4 (r 2 + v 02 ) = r 3 r 2 + v. 2 0 První křivost šroubovice je tedy konstatní. Pro druhou křivost vypočteme 2 k = v 0 r 2 r 2 v 02 + r 4 = v 0 r 2 + v 0 2. Tedy i druhá křivost šroubovice je konstatní. Provedený výpočet zřejmě nezáleží na orientaci šroubovice a ani na umístění osy. Věta 7. První křivost šroubovice je konstatní a platí 1 k = r r 2 + v 0 2. Druhá křivost šroubovice je konstatní a platí 2 k = v 0 r 2 + v 0 2. Frenetův průvodní trojhran je tvořen tečnou, hlavní normálou a binormálou.

30 2.2. ŠROUBOVICE 30 Obrázek 2.15: Obrázek 2.16: Poznámka 1. Šipkou budeme v půdorysu vyznačovat směr klesání šroubovice. Příklad 9. Sestrojíme průsečík šroubovice (o, A, v 0, +) s rovinou α o - obr Řešení: (obr.2.16) 1. Najdeme půdorys průsečíku A 1 šroubovice s rovinou α. 2. Pomocí velikostí v 0 a r sestrojíme graf závislosti výšky na délce oblouku. 3. Ze znalosti délky oblouku x = A 1 A 1 odečteme z grafu velikost výšky v x a tuto výšku naneseme od bodu A 2 ve směru stoupání. Na ordinále pak najdeme bod A 2.

31 2.2. ŠROUBOVICE 31 Obrázek 2.17: Obrázek 2.18: Obrázek 2.19: Obrázek 2.20:

32 2.3. KONTROLNÍ OTÁZKY 32 Příklad 10. Sestrojíme průsečík šroubovice (o, A, v 0, +) s rovinou β o - obr Řešení: (obr.2.18) 1. V nárysu zjistíme vzdálenost v x bodu A šroubovice od roviny β. 2. Pomocí velikostí v 0 a r sestrojíme graf závislosti výšky na délce oblouku. 3. Ze znalosti změny výšky, o kterou musí vystoupat bod A, odečteme z grafu délku oblouku x, tento oblouk naneseme od bodu A 1 ve směru stoupání. Na ordinále pak najdeme v rovině β bod A (rozumí se jeho nárys). Příklad 11. Sestrojíme tečnu šroubovice (o, A, v 0, +) v bodě A - obr Řešení: (obr.2.20) 1. Určíme půdorys t 1 tečny t v bodě A. 2. Sestrojíme půdorys površky t řídícího kužele, která je rovnoběžná s tečnou (její stopník najdeme na půdorysu šroubovice o úhel 90 o ve směru klesání od bodu A). 3. Odvodíme nárys P 2 stopníku P a nárys površky t. 4. Tečna prochází bodem A a je rovnoběžná s t. 2.3 Kontrolní otázky 2.1 Definujte hlavní normálu prostorové křivky. 2.2 Definujte řídící kuželovou plochu prostorové křivky. 2.3 Jakou první a druhou křivost má přímka? 2.4 Jakou první a druhou křivost má kružnice? 2.5 Uved te definici šroubového pohybu. 2.6 Čím je určen šroubový pohyb? 2.7 Definujete parametr v 0 šroubového pohybu? 2.8 Uved te vztah mezi výškou závitu šroubovice a redukovanou výškou závitu. 2.9 Definujte (dvěma způsoby) evolutu křivky a přibližně načrtněte evolutu elipsy.

33 Kapitola 3 Obecné poznatky o plochách 3.1 Základní pojmy Plocha je jednoparametrická soustava křivek (plocha vzniká pohybem křivky, která není dráhou pohybu - křivka se může během pohybu měnit) dvouparametrická soustava bodů Obrázek 3.1: Obrázek 3.2: Podobně jako u křivek nyní uvedeme matematickou definici plochy. Používáme zde značení parametrů, které vychází z tenzorové symboliky. V dalším textu budeme ale pro jednoduchost místo parametrů u 1, u 2 používat označení u, v: Definice 3. Regulární plochou třídy C n v E 3 rozumíme množinu P E 3, pro niž existuje vektorová funkce P (u 1, u 2 ), (u 1, u 2 ) Ω, kde Ω je oblast (otevřená kompaktní množina), taková že (a) P : Ω P je zobrazení na množinu, (b) P je třídy C n (n 3), (c) P u 1 a P u 2 jsou lineárně nezávislé ve všech bodech oblasti Ω, 33

34 3.1. ZÁKLADNÍ POJMY 34 (d) (u 1 0, u 2 0) Ω,(u 1 1, u 2 1) Ω a (u 1 0, u 2 0) (u 1 1, u 2 1) P (u 1 0, u 2 0) P (u 1 1, u 2 1). Klasifikace ploch Plocha vzniká pohybem křivky, proto nás zajímají dva způsoby klasifikace ploch: podle druhu pohybu a podle tvořící křivky. V následujících dvou tabulkách jsme plochy roztřídili podle těchto dvou hledisek. Podle druhu pohybu Název Pohyb Příklad translační posunutí válec, rovina rotační rotace rot. válec, rot. kužel, rot. hyperboloid šroubové šroubový pohyb cyklická šroubová plocha, vývrtková plocha Podle tvořící křivky Název Křivka Příklad přímkové přímka kuželová plocha, hyperbolický paraboloid cyklické kružnice válec, Archimédova serpentina jiné jiná křivka kvadriky, obalové, grafické Rovnice plochy Parametrické vyjádření: x = x(u, v), y = y(u, v), z = z(u, v), u I, v J (např. parametrické vyjádření rotační válcové plochy je x = 3 cos u, y = 3 sin u, z = v, u 0, 2π, v R nebo zápis pomocí vektorové funkce: r(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)) jestliže u = konst. dostáváme: x = x(u 0, v), y = y(u 0, v), z = z(u 0, v) v-křivky, (pro uvedený válec jsou v- křivkami přímky) jestliže v = konst. dostáváme:

35 3.2. ÚLOHY NA PLOCHÁCH 35 x = x(u, v 0 ), y = y(u, v 0 ), z = z(u, v 0 ) u-křivky, (pro uvedený válec jsou u- křivkami kružnice) Explicitní tvar: z = f(x, y) (např. z = 3x + 7y 9) Implicitní vyjádření: F (x, y, z) = 0 (např. 3x 2 + y 2 + 4z 2x = 0) Křivka na ploše je křivka, jejíž body vyhovují rovnici plochy. Speciálními křivkami na ploše jsou parametrické křivky. Jsou charakterizovány tím, že jeden z parametrů je konstantní. Tečná rovina plochy je množina tečen křivek plochy v daném bodě. Tečna plochy je přímka tečné roviny, která prochází dotykovým bodem. Normála plochy je kolmice k tečné rovině plochy v bodě dotyku. Dvě plochy se dotýkají v daném bodě, jestliže v něm mají společnou tečnou rovinu. Průniková křivka je množina společných bodů dvou ploch. Bod na ploše je regulární, jestliže v něm existuje právě jedna tečná rovina a singulární v ostatních případech. Přímky na ploše rozdělujeme na regulární, kdy v každém bodě přímky existuje jiná tečná rovina - tečné roviny tvoří svazek rovin (např. přímky na rotačním jednodílném hyperboloidu) a torzální, kdy existuje jediná tečná rovina podél celé přímky (např. přímky na kuželové ploše). 3.2 Úlohy na plochách Tečná rovina τ v bodě T a normála plochy: 1. zvolíme dvě křivky k 1, k 2 na ploše procházející bodem T (vhodné jsou např. tvořící křivka a dráha pohybu, při řešení úlohy výpočtem pak je vhodné zejména parametrické křivky), 2. určíme tečny t 1 a t 2 k těmto křivkám (předpokládáme, že jsou různé), 3. tečná rovina τ je určena tečnami t 1 a t 2 (obr. 3.2), 4. normálu plochy určíme jako kolmici k tečné rovině v daném bodě. Řez plochy rovinou ϱ a tečna řezu: 1. zvolíme křivku k plochy 2. průnikem křivky k s rovinou ϱ je bod K (jeden bod řezu) 3. opakováním bodů 1) a 2) dostáváme jednotlivé body řezu (obr. 3.3). 4. tečna řezu je průsečnicí tečné roviny a roviny řezu (obr. 3.4). Průsečík přímky p s plochou κ: 1. proložíme rovinu ϱ přímkou p,

36 3.2. ÚLOHY NA PLOCHÁCH 36 Obrázek 3.3: Obrázek 3.4: 2. určíme řez plochy κ rovinou ϱ, dostaneme průnikovou křivku k, 3. průnik přímky p a křivky k je hledaný průsečík X (obr. 3.5). Obrázek 3.5: Obrázek 3.6: Průnik dvou ploch α a β: 1. zvolíme pomocnou rovinu ϱ, 2. najdeme průnikovou křivku k 1 roviny ϱ s plochou α, 3. najdeme průnikovou křivku k 2 roviny ϱ s plochou β, 4. průsečík P křivek k 1 a k 2 je bodem průniku ploch α a β (obr. 3.6), 5. opakováním bodů 1)-4) najdeme požadovaný počet bodů průniku ploch α a β, 6. tečna průnikové křivky v daném bodě je průsečnicí tečných rovin obou ploch v daném bodě (jiná možnost určení tečny průnikové křivky spočívá v konstrukci kolmice k rovině dané normálami daných ploch v daném bodě). Skutečný obrys plochy tvoří body plochy, v nichž jsou promítací přímky tečnami plochy. Zdánlivý obrys plochy je průmět skutečného obrysu plochy.

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky. Geometrie pro FST 1. Pomocný učební text

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky. Geometrie pro FST 1. Pomocný učební text Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky Geometrie pro FST 1 Pomocný učební text František Ježek, Marta Míková, Světlana Tomiczková Plzeň 29. srpna 2005 verze 1.0 Předmluva

Více

ROTAČNÍ KVADRIKY. Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou

ROTAČNÍ KVADRIKY. Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou ROTAČNÍ KVADRIKY Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou Rotační kvadriky jsou rotační plochy, které vzniknou rotací kuželosečky kolem některé její osy.

Více

ŠROUBOVÉ PLOCHY. 1. Základní úlohy na šroubových plochách.

ŠROUBOVÉ PLOCHY. 1. Základní úlohy na šroubových plochách. ŠROUBOVÉ PLOCHY 1. Základní úlohy na šroubových plochách. Šroubová plocha Φ vzniká šroubovým pohybem křivky k, která není trajektorií daného šroubového pohybu. Je-li pohyb levotočivý (pravotočivý je i

Více

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce. KŘIVKY Křivka = dráha pohybujícího se bodu = = množina nekonečného počtu bodů, které závisí na parametru (čase). Proto můžeme křivku také nazvat jednoparametrickou množinou bodů. Zavedeme-li souřadnicový

Více

Euklidovský prostor Stručnější verze

Euklidovský prostor Stručnější verze [1] Euklidovský prostor Stručnější verze definice Eulidovského prostoru kartézský souřadnicový systém vektorový součin v E 3 vlastnosti přímek a rovin v E 3 a) eprostor-v2, 16, b) P. Olšák, FEL ČVUT, c)

Více

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. volné rovnoběžné promítání průmětna

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. volné rovnoběžné promítání průmětna Předmět: Matematika Náplň: Stereometrie, Analytická geometrie, Komplexní čísla Třída: 3. ročník Počet hodin: 4 hodiny týdně Pomůcky: PC a dataprojektor Volné rovnoběžné promítání Zobrazí ve volném rovnoběžném

Více

Skalární součin je nástroj, jak měřit velikost vektorů a úhly mezi vektory v reálných a komplexních vektorových prostorech.

Skalární součin je nástroj, jak měřit velikost vektorů a úhly mezi vektory v reálných a komplexních vektorových prostorech. Kapitola 9 Skalární součin Skalární součin je nástroj, jak měřit velikost vektorů a úhly mezi vektory v reálných a komplexních vektorových prostorech. Definice 9.1 Je-li x = (x 1,..., x n ) T R n 1 reálný

Více

9.1 Definice a rovnice kuželoseček

9.1 Definice a rovnice kuželoseček 9. Kuželosečky a kvadriky 9.1 Definice a rovnice kuželoseček Kuželosečka - řez na kruhovém kuželi, množina bodů splňujících kvadratickou rovnici ve dvou proměnných. Elipsa parametricky: X(t) = (a cos t,

Více

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS )

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS ) LINEÁRNÍ ALGEBRA Úvod vektor Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS ) Kartézský souřadnicový systém -je taková soustava

Více

Rozvinutelné plochy. tvoří jednoparametrickou soustavu rovin a tedy obaluje rozvinutelnou plochu Φ. Necht jsou

Rozvinutelné plochy. tvoří jednoparametrickou soustavu rovin a tedy obaluje rozvinutelnou plochu Φ. Necht jsou Rozvinutelné plochy Rozvinutelná plocha je každá přímková plocha, pro kterou existuje izometrické zobrazení do rov iny, tj. lze ji rozvinout do roviny. Dá se ukázat, že každá rozvinutelná plocha patří

Více

11. Geometrická optika

11. Geometrická optika Trivium z optiky 83 Geometrická optika V této a v následující kapitole se budeme zabývat studiem světla v situacích, kdy je možno zanedbat jeho vlnový charakter V tomto ohledu se obě kapitoly podstatně

Více

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK 2003 2004

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK 2003 2004 PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK 003 004 TEST Z MATEMATIKY PRO PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY ČÍSLO M 0030 Vyjádřete jedním desetinným číslem (4 ½ 4 ¼ ) (4 ½ + 4 ¼ ) Správné řešení: 0,5 Zjednodušte výraz : ( 4)

Více

Obsah a průběh zkoušky 1PG

Obsah a průběh zkoušky 1PG Obsah a průběh zkoušky PG Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Písemná část (cca 6 minut) dvě konstrukční úlohy dle části po. bodech a jedna úloha výpočetní úloha dle části za bodů. Ústní část jedna

Více

Jazyk matematiky. 2.1. Matematická logika. 2.2. Množinové operace. 2.3. Zobrazení. 2.4. Rozšířená číslená osa

Jazyk matematiky. 2.1. Matematická logika. 2.2. Množinové operace. 2.3. Zobrazení. 2.4. Rozšířená číslená osa 2. Jazyk matematiky 2.1. Matematická logika 2.2. Množinové operace 2.3. Zobrazení 2.4. Rozšířená číslená osa 1 2.1 Matematická logika 2.1.1 Výrokový počet logická operace zapisujeme čteme česky negace

Více

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y]. Konzultace č. 6: Rovnice kružnice, poloha přímky a kružnice Literatura: Matematika pro gymnázia: Analytická geometrie, kap. 5.1 a 5. Sbírka úloh z matematiky pro SOŠ a studijní obory SOU. část, kap. 6.1

Více

Několik poznámek na téma lineární algebry pro studenty fyzikální chemie

Několik poznámek na téma lineární algebry pro studenty fyzikální chemie Několik poznámek na téma lineární algebry pro studenty fyzikální chemie Jiří Kolafa Vektory. Vektorový prostor Vektor je často zaveden jako n-tice čísel, (v,..., v n ), v i R (pro reálný vektorový prostor);

Více

Pravoúhlá axonometrie. tělesa

Pravoúhlá axonometrie. tělesa Pravoúhlá axonometrie tělesa V Rhinu vypneme osy mřížky (tj. červenou vodorovnou a zelenou svislou čáru). Tyto osy v axonometrii vůbec nevyužijeme a zbytečně by se nám zde pletly. Stejně tak můžeme vypnout

Více

FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL 2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL 2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL KŘIVKOVÉ INTEGRÁLY STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA Typeset by L A TEX ε c Josef Daněček, Oldřich Dlouhý,

Více

Funkce zadané implicitně

Funkce zadané implicitně Kapitola 8 Funkce zadané implicitně Začneme několika příklady. Prvním je známá rovnice pro jednotkovou kružnici x 2 + y 2 1 = 0. Tato rovnice popisuje křivku, kterou si však nelze představit jako graf

Více

17 Kuželosečky a přímky

17 Kuželosečky a přímky 17 Kuželosečky a přímky 17.1 Poznámka: Polára bodu M ke kuželosečce Nechť X = [x 0,y 0 ] je bod. Zavedeme následující úpravy: x x 0 x y y 0 y xy (x 0 y + xy 0 )/ x (x 0 + x)/ y (y 0 + y)/ (x m) (x 0 m)(x

Více

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky. Geometrie pro FST 2. Pomocný učební text - díl II

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky. Geometrie pro FST 2. Pomocný učební text - díl II Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky Geometrie pro FST 2 Pomocný učební text - díl II František Ježek, Světlana Tomiczková Plzeň 7. února 2006 verze 2.0 Obsah 7 Obalové

Více

Deskriptivní geometrie 2

Deskriptivní geometrie 2 Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky Deskriptivní geometrie 2 Pomocný učební text - díl I Světlana Tomiczková Plzeň 12. února 2016 verze 2.0 2 Autoři Obsah 1 Elementární

Více

Soustavy lineárních rovnic

Soustavy lineárních rovnic 7 Matice. Determinant Soustavy lineárních rovnic 7.1 Matice Definice 1. Matice typu (m, n) jesoustavam n reálných čísel uspořádaných do m řádků a n sloupců a 11, a 12, a 13,..., a 1n a 21, a 22, a 23,...,

Více

KMA/G2 Geometrie 2 9. až 11. cvičení

KMA/G2 Geometrie 2 9. až 11. cvičení KMA/G2 Geometrie 2 9. až 11. cvičení 1. Rozhodněte, zda kuželosečka k je regulární nebo singulární: a) k : x 2 0 + 2x 0x 1 x 0 x 2 + x 2 1 2x 1x 2 + x 2 2 = 0; b) k : x 2 0 + x2 1 + x2 2 + 2x 0x 1 = 0;

Více

ŠROUBOVICE. 1) Šroubový pohyb. 2) Základní pojmy a konstrukce

ŠROUBOVICE. 1) Šroubový pohyb. 2) Základní pojmy a konstrukce 1) Šroubový pohyb ŠROUBOVICE Šroubový pohyb vznikne složením dvou pohybů : otočení kolem dané osy o a posunutí ve směru této osy. Velikost posunutí je přitom přímo úměrná otočení. Konstantou této přímé

Více

Základy matematiky kombinované studium 714 0365/06

Základy matematiky kombinované studium 714 0365/06 Základy matematiky kombinované studium 714 0365/06 1. Některé základní pojmy: číselné množiny, intervaly, operace s intervaly (sjednocení, průnik), kvantifikátory, absolutní hodnota čísla, vzorce: 2. Algebraické

Více

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ Gymnázium Jiřího Wolkera v Prostějově Výukové materiály z matematiky pro vyšší gymnázia Autoři projektu Student na prahu 21. století - využití ICT ve vyučování matematiky

Více

1.13 Klasifikace kvadrik

1.13 Klasifikace kvadrik 5 KAPITOLA 1. KVADRIKY JAKO PLOCHY. STUPNĚ 1.13 Klasifikace kvadrik V této části provedeme klasifikaci kvadrik. Vyšetříme všechny případy, které mohou různou volbou koeficientů v rovnici kvadriky a 11

Více

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V PRAE FAKULTA ELEKTROTECHNCKÁ magisterský studijní program nteligentní budovy ELEKTRCKÉ SVĚTLO Řešené příklady Prof. ng. Jiří Habel DrSc. a kolektiv Praha Předmluva Předkládaná

Více

Dodatek č. 3 ke školnímu vzdělávacímu programu. Strojírenství. (platné znění k 1. 9. 2009)

Dodatek č. 3 ke školnímu vzdělávacímu programu. Strojírenství. (platné znění k 1. 9. 2009) Střední průmyslová škola Jihlava tř. Legionářů 1572/3, Jihlava Dodatek č. 3 ke školnímu vzdělávacímu programu Strojírenství (platné znění k 1. 9. 09) Tento dodatek nabývá platnosti dne 1. 9. 13 (počínaje

Více

5. Konstrukční planimetrické úlohy

5. Konstrukční planimetrické úlohy 5 Konstrukční planimetrické úlohy 5.1 Řešení konstrukčních úloh 5. Konstrukční planimetrické úlohy Konstrukční úlohou rozumíme úlohu, ve které je požadováno sestrojení jistého geometrického útvaru (alespoň

Více

Plochy stavebně-inženýrské praxe

Plochy stavebně-inženýrské praxe Plochy stavebně-inženýrské praxe 2. Rotační plochy In: František Kadeřávek (author): Plochy stavebně-inženýrské praxe. (Czech). Praha: Jednota československých matematiků a fysiků, 1950. pp. 8 31. Persistent

Více

10. Analytická geometrie kuželoseček 1 bod

10. Analytická geometrie kuželoseček 1 bod 10. Analytická geometrie kuželoseček 1 bod 10.1. Kružnice opsaná obdélníku ABCD, kde A[2, 3], C[8, 3], má rovnici a) x 2 10x + y 2 + 7 = 0, b) (x 3) 2 + (y 3) 2 = 36, c) x 2 + 10x + y 2 18 = 0, d) (x 10)

Více

3.6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PARABOLY

3.6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PARABOLY 3.6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PARABOLY V této kapitole se dozvíte: jak je geometricky definována kuželosečka zvaná parabola; co je to ohnisko, řídící přímka, vrchol, osa, parametr paraboly; tvar vrcholové

Více

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které Kapitola 5 Kuželosečky Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které společně s kružnicí jsou známy pod společným názvem kuželosečky. Říká se jim tak proto, že každou z nich

Více

A0M15EZS Elektrické zdroje a soustavy ZS 2011/2012 cvičení 1. Jednotková matice na hlavní diagonále jsou jedničky, všude jinde nuly

A0M15EZS Elektrické zdroje a soustavy ZS 2011/2012 cvičení 1. Jednotková matice na hlavní diagonále jsou jedničky, všude jinde nuly Matice Matice typu (m, n) je uspořádaná m-tice prvků z řádky matice.. Jednotlivé složky této m-tice nazýváme Matice se zapisují Speciální typy matic Nulová matice všechny prvky matice jsou nulové Jednotková

Více

Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY

Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY Přípravný kurs z matematik Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY Přípravný kurs z matematik 1 Obsah 1 Přehled použité smbolik 3 Základní pojm matematické logik a teorie množin 4.1 Element matematické logik.........................

Více

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky KOMPLEXNÍ ČÍSLA Gymnázium Jiřího Wolkera v Prostějově Výukové materiály z matematiky pro vyšší gymnázia Autoři projektu Student na prahu 21. století - využití ICT ve vyučování matematiky na gymnáziu INVESTICE

Více

Jak pracovat s absolutními hodnotami

Jak pracovat s absolutními hodnotami Jak pracovat s absolutními hodnotami Petr Matyáš 1 Co to je absolutní hodnota Absolutní hodnota čísla a, dále ji budeme označovat výrazem a, je jeho vzdálenost od nuly na ose x, tedy je to vždy číslo kladné.

Více

Matice se v některých publikacích uvádějí v hranatých závorkách, v jiných v kulatých závorkách. My se budeme držet zápisu s kulatými závorkami.

Matice se v některých publikacích uvádějí v hranatých závorkách, v jiných v kulatých závorkách. My se budeme držet zápisu s kulatými závorkami. Maticové operace Definice Skalár Představme si nějakou množinu, jejíž prvky lze sčítat a násobit. Pěkným vzorem jsou čísla, která už známe od mala. Prvky takové množiny nazýváme skaláry. Matice Matice

Více

Podrobnější výklad tématu naleznete ve studijním textu, na který je odkaz v Moodle. Tam je téma

Podrobnější výklad tématu naleznete ve studijním textu, na který je odkaz v Moodle. Tam je téma Kuželosečky a kvadriky - výpisky + příklady Postupně vznikající text k části předmětu Geometrie. Ve výpiscích naleznete výpisky z přednášky, poznámky, řešené příklady a příklady na procvičení. Podrobnější

Více

Součin matice A a čísla α definujeme jako matici αa = (d ij ) typu m n, kde d ij = αa ij pro libovolné indexy i, j.

Součin matice A a čísla α definujeme jako matici αa = (d ij ) typu m n, kde d ij = αa ij pro libovolné indexy i, j. Kapitola 3 Počítání s maticemi Matice stejného typu můžeme sčítat a násobit reálným číslem podobně jako vektory téže dimenze. Definice 3.1 Jsou-li A (a ij ) a B (b ij ) dvě matice stejného typu m n, pak

Více

Kinematika rektifikace oblouku (Sobotkova a Kochaňského), prostá cykloida, prostá epicykloida, úpatnice paraboly.

Kinematika rektifikace oblouku (Sobotkova a Kochaňského), prostá cykloida, prostá epicykloida, úpatnice paraboly. Kinematika rektifikace oblouku (Sobotkova a Kochaňského), prostá cykloida, prostá epicykloida, úpatnice paraboly. Výpočty trajektorií bodů při složených pohybech. Příklad 1: Je dána kružnice k s poloměrem

Více

Mária Sadloňová. Fajn MATIKA. 150 řešených příkladů (vzorek)

Mária Sadloňová. Fajn MATIKA. 150 řešených příkladů (vzorek) Mária adloňová Fajn MATIKA (nejen) na přijímačky 50 řešených příkladů (vorek) 0 Mgr. Mária adloňová FajnMATIKA (nejen) na přijímačky 50 řešených příkladů (reklamní vorek) Mgr. Mária adloňová, 0 Vydavatel

Více

1. a) Určete parciální derivace prvního řádu funkce z = z(x, y) dané rovnicí z 3 3xy 8 = 0 v

1. a) Určete parciální derivace prvního řádu funkce z = z(x, y) dané rovnicí z 3 3xy 8 = 0 v . a) Určete parciální derivace prvního řádu funkce z = z(x, y) dané rovnicí z xy 8 = v bodě A =, ]. b) e grafu funkce f najděte tečnou rovinu, která je rovnoběžná s rovinou ϱ. f(x, y) = x + y x, ϱ : x

Více

Elementární křivky a plochy

Elementární křivky a plochy Příloha A Elementární křivky a plochy A.1 Analytický popis geometrických objektů Geometrické vlastnosti, které jsme dosud studovali, se týkaly především základních geometrických objektů bodů, přímek, rovin

Více

Gymnázium, Brno. Matice. Závěrečná maturitní práce. Jakub Juránek 4.A Školní rok 2010/11

Gymnázium, Brno. Matice. Závěrečná maturitní práce. Jakub Juránek 4.A Školní rok 2010/11 Gymnázium, Brno Matice Závěrečná maturitní práce Jakub Juránek 4.A Školní rok 2010/11 Konzultant: Mgr. Aleš Kobza Ph.D. Brno, 2011 Prohlášení Prohlašuji, že jsem předloženou práci zpracoval samostatně

Více

Geodetické polohové a výškové vytyčovací práce

Geodetické polohové a výškové vytyčovací práce Geodézie přednáška 3 Geodetické polohové a výškové vytyčovací práce Ústav geoinformačních technologií Lesnická a dřevařská fakulta ugt.mendelu.cz tel.: 545134015 Geodetické vytyčovací práce řeší úlohu

Více

Analytická geometrie přímky, roviny (opakování středoškolské látky) = 0. Napište obecnou rovnici. 8. Jsou dány body A [ 2,3,

Analytická geometrie přímky, roviny (opakování středoškolské látky) = 0. Napište obecnou rovnici. 8. Jsou dány body A [ 2,3, Analytická geometrie přímky roviny opakování středoškolské látk Jsou dány body A [ ] B [ 5] a C [ 6] a) přímky AB b) osy úsečky AB c) přímky na které leží výška vc trojúhelníka ABC d) přímky na které leží

Více

Další plochy technické praxe

Další plochy technické praxe Další plochy technické praxe Dosud studované plochy mají široké využití jak ve stavební tak ve strojnické praxi. Studovali jsme možnosti jejich konstrukcí, vlastností i využití v praxi. Kromě těchto ploch

Více

obecná rovnice kružnice a x 2 b y 2 c x d y e=0 1. Napište rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem A[-3;2].

obecná rovnice kružnice a x 2 b y 2 c x d y e=0 1. Napište rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem A[-3;2]. Kružnice množina bodů, které mají od středu stejnou vzdálenost pojmy: bod na kružnici X [x, y]; poloměr kružnice r pro střed S[0; 0]: SX =r x 0 2 y 0 2 =r x 2 y 2 =r 2 pro střed S[m; n]: SX =r x m 2 y

Více

Kinematická geometrie

Kinematická geometrie Gymnázium Christiana Dopplera Kinematická geometrie Autor: Vojtěch Šimeček Třída: 4.C Školní rok: 2011/2012 Zadavatel: Mgr. Ondřej Machů Ročníkovou práci jsem zhotovil samostatně, pouze s pomocí zdrojů

Více

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/26.0047 Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/26.0047 Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/26.0047 Matematika pro všechny Univerzita Palackého v Olomouci Tematický okruh: Geometrie Různé metody řešení Téma: Kružnice, kruh, tečny, obsahy, goniometrické funkce, integrace

Více

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V PRAE FAKULTA ELEKTROTECHNCKÁ magisterský studijní program nteligentní budovy ELEKTRCKÉ SVĚTLO Řešené příklady Prof. ng. Jiří Habel DrSc. a kolektiv Praha Předmluva Předkládaná

Více

3.2 Rovnice postupné vlny v bodové řadě a v prostoru

3.2 Rovnice postupné vlny v bodové řadě a v prostoru 3 Vlny 3.1 Úvod Vlnění můžeme pozorovat například na vodní hladině, hodíme-li do vody kámen. Mechanické vlnění je děj, při kterém se kmitání šíří látkovým prostředím. To znamená, že například zvuk, který

Více

7.KINEMATICKÁ GEOMETIE V ROVINĚ 7.1 Rovinné křivky

7.KINEMATICKÁ GEOMETIE V ROVINĚ 7.1 Rovinné křivky 7.KINEMATICKÁ GEOMETIE V ROVINĚ 7.1 Rovinné křivky Křivka jako jednoparametrická množina bodů v E 2. k={x[x,y] E 2, x=x(u), y=y(u), u J R Příklad. Oblouk asteroid: x=cos 3 u, y=sin 3 u, u (dx/du,dy/du)

Více

Cyklografie. Cyklický průmět bodu

Cyklografie. Cyklický průmět bodu Cyklografie Cyklografie je nelineární zobrazovací metoda - bodům v prostoru odpovídají kružnice v rovině a naopak. Úlohy v rovině pak převádíme na řešení prostorových úloh, např. pomocí cyklografie řešíme

Více

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem Analytická geometrie - kružnice Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem A = ; 5 [ ] Napište středový i obecný tvar rovnice kružnice, která má střed

Více

BA03 Deskriptivní geometrie

BA03 Deskriptivní geometrie BA03 Deskriptivní geometrie Mgr. Jan Šafařík přednášková skupina P-B1VS2 učebna Z240 letní semestr 2013-2014 Jan Šafařík: Úvod do předmětu deskriptivní geometrie Kontakt: Ústav matematiky a deskriptivní

Více

Polibky kružnic: Intermezzo

Polibky kružnic: Intermezzo Polibky kružnic: Intermezzo PAVEL LEISCHNER Pedagogická fakulta JU, České Budějovice Věta 21 z Archimedovy Knihy o dotycích kruhů zmíněná v předchozím dílu seriálu byla inspirací k tomuto původně neplánovanému

Více

. Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim 2015

. Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim 2015 . Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim 0 František Mráz Ústav technické matematiky, Frantisek.Mraz@fs.cvut.cz I. Mocniny, odmocniny, algeraické výrazy Upravte (zjednodušte), případně určete číselnou

Více

Přehled učiva matematiky 7. ročník ZŠ

Přehled učiva matematiky 7. ročník ZŠ Přehled učiva matematiky 7. ročník ZŠ I. ARITMETIKA 1. Zlomky a racionální čísla Jestliže rozdělíme něco (= celek) na několik stejných dílů, nazývá se každá část celku zlomkem. Zlomek tři čtvrtiny = tři

Více

Michal Zamboj. January 4, 2018

Michal Zamboj. January 4, 2018 Meziřádky mezi kuželosečkami - doplňkový materiál k přednášce Geometrie Michal Zamboj January 4, 018 Pozn. Najdete-li chybu, neváhejte mi napsat, může to ušetřit tápání Vašich kolegů. Pozn. v dokumentu

Více

9. Úvod do teorie PDR

9. Úvod do teorie PDR 9. Úvod do teorie PDR A. Základní poznatky o soustavách ODR1 Diferenciální rovnici nazveme parciální, jestliže neznámá funkce závisí na dvou či více proměnných (příslušná rovnice tedy obsahuje parciální

Více

KATEDRA INFORMATIKY UNIVERZITA PALACKÉHO LINEÁRNÍ ALGEBRA 1 OLGA KRUPKOVÁ VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN

KATEDRA INFORMATIKY UNIVERZITA PALACKÉHO LINEÁRNÍ ALGEBRA 1 OLGA KRUPKOVÁ VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN KATEDRA INFORMATIKY PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITA PALACKÉHO LINEÁRNÍ ALGEBRA 1 OLGA KRUPKOVÁ VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Více

STEREOMETRIE ZÁKLADNÍ POJMY, METRICKÉ VLASTNOSTI, ODCHYLKY, VZDÁLENOSTI. STEREOMETRIE geometrie v prostoru

STEREOMETRIE ZÁKLADNÍ POJMY, METRICKÉ VLASTNOSTI, ODCHYLKY, VZDÁLENOSTI. STEREOMETRIE geometrie v prostoru Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: MATEMATIKA DRUHÝ Mgr. Tomáš MAŇÁK 4. května 2014 Název zpracovaného celku: STEREOMETRIE ZÁKLADNÍ POJMY, METRICKÉ VLASTNOSTI, ODCHYLKY, VZDÁLENOSTI STEREOMETRIE geometrie

Více

KRUHOVÁ ŠROUBOVICE A JEJÍ VLASTNOSTI

KRUHOVÁ ŠROUBOVICE A JEJÍ VLASTNOSTI KRUHOVÁ ŠROUBOVICE A JEJÍ VLASTNOSTI Šroubový pohyb vzniká složením otáčení kolem osy o a posunutí ve směru osy o, přičemž oba pohyby jsou spojité a rovnoměrné. Jestliže při pohybu po ose "dolů" je otáčení

Více

Matematická analýza III.

Matematická analýza III. 1. - limita, spojitost Miroslav Hušek, Lucie Loukotová UJEP 2010 Úvod Co bychom měli znát limity posloupností v R základní vlastnosti funkcí jedné proměnné (definiční obor, monotónnost, omezenost,... )

Více

Lineární algebra II. Adam Liška. 9. února 2015. Zápisky z přednášek Jiřího Fialy na MFF UK, letní semestr, ak. rok 2007/2008

Lineární algebra II. Adam Liška. 9. února 2015. Zápisky z přednášek Jiřího Fialy na MFF UK, letní semestr, ak. rok 2007/2008 Lineární algebra II Zápisky z přednášek Jiřího Fialy na MFF UK, letní semestr, ak rok 2007/2008 Adam Liška 9 února 2015 http://kammffcunicz/~fiala http://wwwadliskacom 1 Obsah 10 Permutace 3 11 Determinant

Více

Michal Zamboj. December 23, 2016

Michal Zamboj. December 23, 2016 Meziřádky mezi kuželosečkami - doplňkový materiál k přednášce Geometrie Michal Zamboj December 3, 06 Pozn. Najdete-li chybu, neváhejte mi napsat, může to ušetřit tápání Vašich kolegů. Pozn. v dokumentu

Více

Lineární algebra a analytická geometrie sbírka úloh a ř ešených př íkladů

Lineární algebra a analytická geometrie sbírka úloh a ř ešených př íkladů Lineární algebra a analytická geometrie sbírka úloh a ř ešených př íkladů Linear algebra and analytic geometry problems and solved examples Klára Javornická Bakalářská práce 2010 UTB ve Zlíně, Fakulta

Více

Afinita je stručný název pro afinní transformaci prostoru, tj.vzájemně jednoznačné afinní zobrazení bodového prostoru A n na sebe.

Afinita je stručný název pro afinní transformaci prostoru, tj.vzájemně jednoznačné afinní zobrazení bodového prostoru A n na sebe. 4 Afinita Afinita je stručný název pro afinní transformaci prostoru, tj.vzájemně jednoznačné afinní zobrazení bodového prostoru A n na sebe. Poznámka. Vzájemně jednoznačným zobrazením rozumíme zobrazení,

Více

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Návody k domácí části I. kola kategorie A Návody k domácí části I. kola kategorie A 1. Najděte všechny dvojice prvočísel p, q, pro které existuje přirozené číslo a takové, že pq p + q = a + 1 a + 1. 1. Nechť p a q jsou prvočísla. Zjistěte, jaký

Více

Vektory a matice. Matice a operace s nimi. Hodnost matice. Determinanty. . p.1/12

Vektory a matice. Matice a operace s nimi. Hodnost matice. Determinanty. . p.1/12 Vektory a matice Lineární (ne-)závislost vektorů n zê Matice a operace s nimi Hodnost matice Determinanty. p.1/12 Lineární (ne-)závislost vektorů zê n Příklad 9.1.1 Rozhodněte, zda jsou uvedené vektory

Více

Určování výměr Srážka mapového listu Výpočet objemů Dělení pozemků

Určování výměr Srážka mapového listu Výpočet objemů Dělení pozemků Geodézie přednáška 9 Určování výměr Srážka mapového listu Výpočet objemů Dělení pozemků Ústav geoinformačních technologií Lesnická a dřevařská fakulta ugt.mendelu.cz tel.: 545134015 Určování výměr určování

Více

MONGEOVO PROMÍTÁNÍ - 2. část

MONGEOVO PROMÍTÁNÍ - 2. část MONGEOVO PROMÍTÁNÍ - 2. část ZOBRAZENÍ KRUŽNICE Příklad: V rovině ρ zobrazte kružnici o středu S a poloměru r. kružnice ležící v obecné rovině se v obou průmětech zobrazuje jako elipsa poloměr kružnice

Více

Seminář z matematiky. jednoletý volitelný předmět

Seminář z matematiky. jednoletý volitelný předmět Název předmětu: Zařazení v učebním plánu: Seminář z matematiky O8A, C4A, jednoletý volitelný předmět Cíle předmětu Obsah předmětu je koncipován pro přípravu studentů k úspěšnému zvládnutí profilové (školní)

Více

tečen a osu o π, V o; plochu omezte hranou vratu a půdorysnou a proved te rozvinutí

tečen a osu o π, V o; plochu omezte hranou vratu a půdorysnou a proved te rozvinutí Řešené úlohy Rozvinutelná šroubová plocha v Mongeově promítání Příklad: V Mongeově promítání zobrazte půl závitu rozvinutelné šroubové plochy, jejíž hranou vratu je pravotočivá šroubovice, která prochází

Více

MATEMATIKA IV - PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE - ZÁPISKY Z. Obsah. 1. Parciální diferenciální rovnice obecně. 2. Kvaazilineární rovnice prvního řádu

MATEMATIKA IV - PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE - ZÁPISKY Z. Obsah. 1. Parciální diferenciální rovnice obecně. 2. Kvaazilineární rovnice prvního řádu MATEMATIKA IV - PARCIÁLNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE - ZÁPISKY Z PŘEDNÁŠEK JAN MALÝ Obsah 1. Parciální diferenciální rovnice obecně 1. Kvaazilineární rovnice prvního řádu 1 3. Lineární rovnice druhého řádu

Více

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Matice. študenti MFF 15. augusta 2008

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Matice. študenti MFF 15. augusta 2008 Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Matice študenti MFF 15. augusta 2008 1 12 Matice Požadavky Matice a jejich hodnost Operace s maticemi a jejich vlastnosti Inversní matice Regulární matice,

Více

Syntetická geometrie I

Syntetická geometrie I Shodnost Pedagogická fakulta 2018 www.karlin.mff.cuni.cz/~zamboj/ Vzdálenost dvou bodů Definice (Vzdálenost) Necht A, B, C ρ. Vzdálenost dvou bodů A, B v rovině je číslo AB a platí AB 0 AB = 0 A = B AB

Více

Průniky rotačních ploch

Průniky rotačních ploch Gymnázium Christiana Dopplera, Zborovská 45, Praha 5 ROČNÍKOVÁ PRÁCE Průniky rotačních ploch Vypracoval: Vojtěch Trnka Třída: 8. M Školní rok: 2012/2013 Seminář: Deskriptivní geometrie Prohlašuji, že jsem

Více

Šroubový pohyb rovnoměrný pohyb složený z posunutí a rotace. Šroubovice dráha hmotného bodu při šroubovém pohybu

Šroubový pohyb rovnoměrný pohyb složený z posunutí a rotace. Šroubovice dráha hmotného bodu při šroubovém pohybu ŠROUBOVICE Šroubový pohyb rovnoměrný pohyb složený z posunutí a rotace Šroubovice dráha hmotného bodu při šroubovém pohybu ZÁKLADNÍ POJMY osa šroubovice o nosná válcová plocha (r poloměr řídicí kružnice

Více

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY. Učební osnova předmětu MATEMATIKA. pro studijní obory SOŠ a SOU (13 15 hodin týdně celkem)

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY. Učební osnova předmětu MATEMATIKA. pro studijní obory SOŠ a SOU (13 15 hodin týdně celkem) MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY Učební osnova předmětu MATEMATIKA pro studijní obory SOŠ a SOU (13 15 hodin týdně celkem) Schválilo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy dne 14.června

Více

1. Přímka a její části

1. Přímka a její části . Přímka a její části přímka v rovině, v prostoru, přímka jako graf funkce, konstrukce přímky nebo úsečky, analytická geometrie přímky, přímka jako tečna grafu, přímka a kuželosečka Přímka v rovině a v

Více

Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu

Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I Mechanika hmotného bodu Autor: Kateřina Kárová Text vznikl v rámci bakalářské práce roku 2006. Návod na práci s

Více

Křivky kolem nás. Webinář. 20. dubna 2016

Křivky kolem nás. Webinář. 20. dubna 2016 Křivky kolem nás Webinář 20. dubna 2016 Přístup k funkcím Funkce (zobrazení) Předpis, který přiřazuje jedné hodnotě x hodnotu y = f (x). Je to množina F uspořádaných dvojic (x, y) takových, že pokud (x,

Více

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK 00 007 TEST Z MATEMATIKY PRO PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY ČÍSLO FAST-M-00-0. tg x + cot gx a) sinx cos x b) sin x + cos x c) d) sin x e) +. sin x cos

Více

5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant.

5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant. 5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant. Matice Matice typu m,n je matice složená z n*m (m >= 1, n >= 1) reálných (komplexních) čísel uspořádaných do m řádků a n sloupců: R m,n (resp.

Více

+ ω y = 0 pohybová rovnice tlumených kmitů. r dr dt. B m. k m. Tlumené kmity

+ ω y = 0 pohybová rovnice tlumených kmitů. r dr dt. B m. k m. Tlumené kmity Tlumené kmit V praxi téměř vžd brání pohbu nějaká brzdicí síla, jejíž původ je v třecích silách mezi reálnými těles. Matematický popis těchto sil bývá dosti komplikovaný. Velmi často se vsktuje tzv. viskózní

Více

6. Střídavý proud. 6. 1. Sinusových průběh

6. Střídavý proud. 6. 1. Sinusových průběh 6. Střídavý proud - je takový proud, který mění v čase svoji velikost a smysl. Nejsnáze řešitelný střídavý proud matematicky i graficky je sinusový střídavý proud, který vyplývá z konstrukce sinusovky.

Více

Šroubovice... 5 Šroubové plochy Stanovte paprsek tak, aby procházel bodem A a po odrazu na rovině ρ procházel bodem

Šroubovice... 5 Šroubové plochy Stanovte paprsek tak, aby procházel bodem A a po odrazu na rovině ρ procházel bodem Geometrie Mongeovo promítání................................ 1 Řezy těles a jejich průniky s přímkou v pravoúhlé axonometrii......... 3 Kuželosečky..................................... 4 Šroubovice......................................

Více

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1) .6. Analtická geometrie lineárních a kvadratických útvarů v rovině. 6.1. V této kapitole budeme studovat geometrické úloh v rovině analtick, tj. lineární a kvadratické geometrické útvar vjádříme pomocí

Více

Rovinné přetvoření. Posunutí (translace) TEORIE K M2A+ULA

Rovinné přetvoření. Posunutí (translace) TEORIE K M2A+ULA Rovinné přetvoření Rovinné přetvoření, neboli, jak se také často nazývá, geometrická transformace je vlastně lineární zobrazení v prostoru s nějakou soustavou souřadnic. Jde v něm o přepočet souřadnic

Více

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA I STATIKA

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA I STATIKA STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109 Josef Gruber MECHANIKA I STATIKA Vytvořeno v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

Více

Rovnice. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Rovnice. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou Rovnice RNDr. Yvetta Bartáková Gmnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou Grafické řešení soustav rovnic a nerovnic VY INOVACE_0 0_M Gmnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou Soustav lineárních rovnic Soustavou

Více

f(x) = 9x3 5 x 2. f(x) = xe x2 f(x) = ln(x2 ) f(x) =

f(x) = 9x3 5 x 2. f(x) = xe x2 f(x) = ln(x2 ) f(x) = Zadání projektů Projekt 1 f(x) = 9x3 5 2. Určete souřadnice vrcholů obdélníka ABCD, jehož dva vrcholy mají kladnou y-ovou souřadnici a leží na parabole dané rovnicí y = 16 x 2 a další dva vrcholy leží

Více

Zdeněk Halas. Aplikace matem. pro učitele

Zdeněk Halas. Aplikace matem. pro učitele Obyčejné diferenciální rovnice Nejzákladnější aplikace křivky Zdeněk Halas KDM MFF UK, 2011 Aplikace matem. pro učitele Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Obyčejné diferenciální rovnice Aplikace matem. pro

Více

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0 Rovnice tečny a normály Geometrický význam derivace funkce f(x) v bodě x 0 : f (x 0 ) = k t k t je směrnice tečny v bodě [x 0, y 0 = f(x 0 )] Tečna je přímka t : y = k t x + q, tj y = f (x 0 ) x + q; pokud

Více

9 Kolmost vektorových podprostorů

9 Kolmost vektorových podprostorů 9 Kolmost vektorových podprostorů Od kolmosti dvou vektorů nyní přejdeme ke kolmosti dvou vektorových podprostorů. Budeme se zabývat otázkou, kdy jsou dva vektorové podprostory na sebe kolmé a jak to poznáme.

Více