ŘEŠENÉ PŘÍKLADY DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. ONDŘEJ MACHŮ a kol.

Transkript

1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE ONDŘEJ MACHŮ a kol.

2 Předmluva Otevíráte sbírku, která vznikla z příkladů zadaných studentům pátého ročníku PřF UP v Olomouci, učitelů matematiky a deskriptivní geometrie, v rámci semináře z deskriptivní geometrie. Příklady jsou řazeny náhodně, bez vzájemné souvislosti, protože se jedná víceméně o komplexní příklady, není toho ani třeba. Pro jejich rozlišení je v obsahu vždy připojen v závorce komentář, co se v daném příkladě řeší. Každý příklad je zadán souřadnicemi, řešen co nejvíce obecně, tj. nezávisle na zvolené promítací metodě, a poté narýsován jako samostatný rys. U každého rysu je uveden jeho autor. Téměř všechny jsou zhotoveny v Mongeově projekci, až na pár vyjímek, které jsou uvedeny v obsahu. Rysy a obrázky jsou vytvořeny v programu DesignCAD. Ondřej Machů, Olomouc 007 Poděkování patří magistře Marii Škodové, které výše zmíněný seminář vedla a tyto příklady nám zadala. Ondřej Machů, Kristýna Prusenovská, Andrea Lukáčková

3 OBSAH: PŘÍKLAD... 4 (konstrukce krychle) PŘÍKLAD... 6 (konstrukce pravidelného osmistěnu) PŘÍKLAD (konstrukce rotační kuželové plochy) PŘÍKLAD (konstrukce pravidelného osmistěnu) PŘÍKLAD 5... (konstrukce ronostranného trojúhelníku) PŘÍKLAD (konstrukce rotační kuželové plochy) PŘÍKLAD (konstrukce pravidelného šestibokého jehlanu) PŘÍKLAD (konstrukce a technické osvětlení rotačního válce) PŘÍKLAD (konstrukce rovnoběžníkového řezu jehlanu) PŘÍKLAD 0... (konstrukce rovnostranného trojúhelníku) PŘÍKLAD... 4 (konstrukce a průsek rotačního anuloidu rovinou) PŘÍKLAD... 6 (konstrukce a průsek rotačního anuloidu rovinou) PŘÍKLAD (konstrukce plochy kulové) PŘÍKLAD (konstrukce plochy kulové - kótované promítání) PŘÍKLAD (konstrukce tečné roviny dvou kulových ploch) PŘÍKLAD (konstrukce dotykové rotační válcové plochy k ploše kulové) PŘÍKLAD (konstrukce rovnostranného kužele vepsaného do plochy kulové) PŘÍKLAD (konstrukce kruhové válcové plochy) PŘÍKLAD (konstrukce tečných rovin rotačního válce) PŘÍKLAD (konstrukce rotačního elipsoidu) PŘÍKLAD (řez rotačního elipsoidu rovinou) PŘÍKLAD (konstrukce rotačního paraboloidu) PŘÍKLAD (konstrukce rotačního dvojdílného hyperboloidu) PŘÍKLAD (zobrazení přímkové rotační plochy) PŘÍKLAD (konstrukce rotační válcové plochy)

4 PŘÍKLAD (konstrukce parabolického řezu rotačního jednodílného hyperboloidu) PŘÍKLAD (parabolický řez kužele - axonometrie) PŘÍKLAD (konstrukce příčky mimoběžek daným bodem středové promítání) PŘÍKLAD (průnik kosého kruhového kužele s kosým kruhovým válcem)

5 P Ř Í K L A D Zobrazte krychli jejíž jedna hrana a=4,5 leží na b=qr, Q[, ;, ;0], R[ 5 ;6, ;,3] a hrana s ní mimoběžná leží v rovině 3,,

6 P Ř Í K L A D Zobrazte pravidelný osmistěn s úhlopříčkou AC, A[ ; ;], C [ ;9 ;7], je-li jedna jeho hrana vycházející z bodu A rovnoběžná s půdorysnou

7 P Ř Í K L A D 3 Sestrojte rotační kuželovou plochu určenou směrem osy s=k L, povrchovou přímkou p= P Q a bodem plochy C. K [ 4,5 ;,5 ; 3 ], L[ 6 ; 4 ; 7 ], P [ 7 ; ; 7 ], Q[ 4 ; 7 ; ], C [,5 ; 4,5 ; 4 ].. : C s. R : R= p 3. : X : R X = C X 4. V : V = p 5. O : O=o, o s 6. k : k O,r= O R σ o p s V k R O X C ρ - 8 -

8 RYS č.3 KUŽELOVÁ PLOCHA o p P s L V n ρ R X C I σ h O k Q II σ h O x, P K k K s L V O C o O o R X I σ h II σ h k 0 Q R 0 p ρ p ONDŘEJ MACHŮ

9 P Ř Í K L A D 4 Zobrazte pravidelný osmistěn o středu S [0 ;6 ;7] se stěnou v 8 ; 7; 5, jestliže jedna jeho hrana svírá s průmětnou úhel, =30. =30-0 -

10 R Y S č.4 PRAVIDELNÝ OSMISTĚN k n β S E (S) s - ( O) O B E C C0 CS O B s - O 0 k s- 0 B0 p β ANDREA LUKÁČKOVÁ

11 P Ř Í K L A D 5 Nad stranou AB, A[ ;3 ; 8], B[ 4 ;9 ; 3], sestrojte rovnostranný trojúhelník tak, aby jeho vrchol C měl od bodů M a L, M [; ;8 ], L[5 ;6 ;0], stejné vzdálenosti. - -

12 P Ř Í K L A D 6 Zobrazte rotační kuželovou plochu na níž leží povrchová přímka a= AB, A[ 5; ;6], B[ ;0,5 ;], která prochází bodem D [ ;; 7,5], a která se dotýká roviny 4,5 ;5,5 ; 6,5.. V : V =a Každá tečná rovina obsahuje vrchol rotační kuželové plochy a každá povrchová přímka vrcholem prochází.. C : C a VC = VD Hledáme řídicí kružnici procházející bodem D. Řídicí kružnice je množina všech bodů plochy, které mají stejně velkou vzdálenost od vrcholu. 3. R : R=CD Bod R je bodem průsečnice roviny a roviny řídicí kružnice. 4. k : k V,r= VD k V rovině hledáme bod, pro který platí, že jeho vzdálenost od vrcholu je rovna velikosti úsečky VD. 5. t : t... tečna kružnice k vedená z bodu R s bodem dotyku E Průsečnice roviny a roviny řídicí kružnice je jednak tečnou řídicí kružnice, ale i tečnou kružnice k. 6. : = CDE Nyní již můžeme sestrojit rovinu, ve které bude ležet řídicí kružnice l. 7. l : l...kružnice opsaná CDE (řídící kružnice kuželové plochy) Kontrolou správnosti rýsování je, že o=vs, kde S je střed kružnice l. p o a γ B k V D l R C S E t ρ A -4-

13 R Y S č.6 ROTAČNÍ KUŽELOVÁ PLOCHA o l l* n ρ D t S* D* E* S A E C C* n γ E 0 t 0 V R 0 A R B R O x, [D] D C t (C) S E V 0 k 0 l [V] V (V) p γ o B ONDŘEJ MACHŮ

14 P Ř Í K L A D 7 Zobrazte pravidelný šestiboký jehlan o vrcholu V [ ; 5 ; ] s podstavou v rovině souměrnosti o středu S a vrcholu A[ ; ;?]

15 P Ř Í K L A D 8 Zobrazte technické osvětlení rotačního válce určeného povrchovou přímkou a= AA', A[ 0,7 ;5,3 ;0,8], A' [,7 ;3,8 ; 3,4], aby podstavou procházející bodem A se opíral o a podstavou procházející bodem A' se opíral o

16 R Y S č.8 s TECHNICKÉ OSVĚTLENÍ ROTAČNÍHO VÁLCE a k 0 n β r 0 S 0 A' 0 k A' S α =r A x, k A' S p β A r a s KRISTÝNA PRUSENOVSKÁ

17 P Ř Í K L A D 9 Bodem M veďte rovinu tak, aby proťala jehlan o podstavě ABCD, A[ ;3 ; 0], B[ 3 ;5 ;0], C [ 4 ;9 ;0], D [3 ; ;0], a vrcholu V [6 ;6 ;0] v rovnoběžníku

18 P Ř Í K L A D 0 Sestrojte rovnostranný trojúhelník ABC, A[ ;6 ; ], B[ ; ; 3], jehož třetí vrchol leží v rovině,8,7. - -

19 P Ř Í K L A D Sestrojte průsek rotačního anuloidu s osou kolmou k jdoucí bodem P [,5 ;7 ;0], která se dotýká přímky t =AT, A[,5 ;7 ;,3], T [,5 ;9, ; 5], v bodě T, a která prochází bodem B[ 5,5 ;0,5 ;,5], rovinou ;,5; 4. V obecném případě mohou nastat dvě Nechť řešení. je polorovina určená o,b ', pak pro bod T ' ovšem zřejmé, že v druhém případě by nešlo o anuloid,. : o Zvolíme rovinu procházející osou o, v tomto příkladě je volena tak aby.. B ' : otočením B do kolemosy o 3. t ' : otočením t do kolemosy o vzniklý otočením bodu T platí: T ' T '. Je nýbrž o melonoid a t by nebyla tečnou. 4. k : k O, r= OB' : t ' je tečna k v bodě T ' 5. c: c={x : X X,...anuloid určený osou o a kružnicí k } křivku jsou kružnice. Tyto roviny zároveň protínají rovinu v již body průseku. Rešíme planimetrickou úlohu. Máme sestrojit kružnici, která se dotýká přímky t ' v bodě T ', a procházející bodem B '. Průsek anuloidu rovinou je množina bodů, které leží v rovině a zároveň patří anuloidu. Obecně se jedná o čtvrtého stupně. Konstukce se provádí bodově. Vedeme roviny kolmé k ose anuloidu, jejichž průseky přímkách. Průsečíky těchto přímek s kružnicemi jsou o µ t' t Φ ρ k O T' T c B' B - 4 -

20 R Y S č. PRŮSEK ANULOIDU ROVINOU t' t o n ρ k T' T O B' B A P O x, B' p ρ k O T' P = A = o = t' µ T B t ONDŘEJ MACHŮ

21 P Ř Í K L A D K rotačnímu anuloidu se středem O[0 ;6,5 ;?] s osou kolmou k, jehož tvořící kružnice má střed S [ 3,5;6,5 ; 3] a poloměr r=,5, veďte v jeho bodě A[ ;5 ;?] tečnu, aby protínala přímku m=mn, M [ 3,5 ;0; 7], N [ ; ;7 ], a protněte jej rovinou m, t

22 P Ř Í K L A D 3 Sestrojte plochu kulovou, která prochází bodem A[ ; 3 ; ], dotýká se přímky q určené body MN, M [ 6 ; 4; 3], N [ ; 0; 9] a přímky t =QR, Q[ 3;9 ;9], R[ ;7 ;5], v bodě R

23 P Ř Í K L A D 4 Zobrazte plochu kulovou, která se dotýká koule o středu S [,5; 3 ;,5] a poloměru r=,5 v bodě T [,5; 4,5 ; z,5 ] a roviny určené spádovou přímkou s=pq, P [ ;9 ;0], Q[ 4,5; 9; 7]. Řešte v kótovaném promítání

24 P Ř Í K L A D 5 Bodem M veďte společnou tečnou rovinu k plochám kulovým o středu S [ 3,5,3] a poloměru r = a o středu S [,4,4] a poloměru r =

25 P Ř Í K L A D 6 K ploše kulové o středu S [0 ;5 ;4] a poloměru r=3,5 sestrojte rotační dotykovou plochu válcovou s osou rovnoběžnou s přímkou s=mn, M [ 4 ; 7 ;0], N [3 ;0 ;6]

26 P Ř Í K L A D 7 Do kulové plochy o středu S [0 ;5 ;5] a poloměru r=4,5 vepište rovnostranný kužel tak, aby jeho podstava byla rovnoběžná s rovinou 7,5,

27 k V n ρ S O h x, h (k) O S (O) v V (S) σ =k ρ p (m) (V) PRUSENOVSKÁ KRISTÝNA,..006

28 P Ř Í K L A D 8 Sestrojte kruhovou plochu válcovou, která se dotýká roviny 5,0,8 a roviny a obsahuje dva body kruhového řezu A[ 0 ; 4 ; 3], B[ 3 ; ;,5]

29 P Ř Í K L A D 9 K rotačnímu válci s podstavou v rovině 5,4,7 o středu S [ 3; 3,5 ;?] a poloměru r=3 a výšce v=4 veďte tečné roviny rovnoběžné s osou x.. Konstrukce válce, kdy SS ' je jeho osou.. x ' : x ' x S ' x ' 3. R : R=x ' 4. t, v : tečny kružnice k= S, r=3 s body dotyku X, Y t v r=rs 5. t ', v' : dotykové přímky tečných rovin 6. = t, t ', = v, v'... tečné roviny válce α β S' x' x t' v' t X R ρ S k v Y

30 R Y S č.9 n ρ v' v Y x' R S' r S t' t X x, O Y S X r v' v r0 S' x' R X0 t t' S0 pρ t0 Y0 v 0 ONDŘEJ MACHŮ

31 P Ř Í K L A D 0 Sestrojte rotační elipsoid protáhlý s osou kolmou k o středu S [0 ; 4 ;5,5], který prochází body A[,7 ;5, ;], B[ 0,8 ;0,8 ;4]

32 P Ř Í K L A D Stanovte průsek rotačního elipsoidu zploštělého s osou kolmou k o středu S [0 ;5 ; 3] a poloosách a=4,, b=,7 s rovinou 4,3,

33 n ρ S X 3 α α α x, X S k k ρ p r 3 r r PRUSENOVSKÁ KRISTÝNA,..006

34 P Ř Í K L A D s Sestrojte rotační paraboloid s s osou kolmou k o vrcholu V[0 ;6 ;8], který se dotýká roviny LMN, L[7 ; 3 ;], M [0 ; 5; 9], N [5 ;;].. s : s... spádová přímka roviny, taková že: U =s o. rovina určená a osou paraboloidu o protíná plochu v parabole, jejíž vrchol je V, osa o a dotýká se přímky v bodě T Tuto konstrukci řešíme např. otočením roviny do polohy kolmé k nárysně, kdy se stane nárysně promítací rovinou. Konstrukci paraboly pak provádíme na základě její definice. s ο ρ U V T

35 R Y S č. PARABOLOID ρ n U M V T T 0 (s ρ ) ρ 0 s N L O x, N M s ρ L p ρ V = U ρ (s 0 ) ONDŘEJ MACHŮ

36 P Ř Í K L A D 3 Sestrojte rotační dvojdílný hyperboloid s osou kolmou k, který má ohnisko v bodě F [0 ;6 ;] a dotýká se rovin M, N, P a Q, R,U, M [ 4 ; 0; 0], N [ ;6 ;3], P [ 6 ; ;0], Q[6 ; ; ], R[ ;5 ; 4], U [0 ; ; 4]

37 P Ř Í K L A D 4 Zobrazte rotační plochu, která vznikne rotací přímky m=mn, M [ 3 ; 6; 0], N [3 ;6 ;8], okolo osy kolmé k procházející bodem P [0 ; 4 ;0]

38 P Ř Í K L A D 5 Sestrojte rotační válcovou plochu s osou v rovině ;,6 ;,4, která prochází bodem A[,7 ;,7 ; 0,6] a dotýká se roviny 5,5 ; 8,;

39 P Ř Í K L A D 6 Rotační jednodílný hyperboloid s osou kolmou k o středu S [0 ;5 ;5] a poloosách a=,8, b=,3 protněte rovinou procházející body A[,8 ;3,9 ;?], B[ 0,5;8,3 ;?] ležícími na jeho povrchu v parabole

40 P Ř Í K L A D 7 Rotační kužel, jehož podstava leží v, má střed v bodě S [ 3; 4 ;0], poloměr r=4 a jeho výška je v=0, protněte rovinou vedenou přímkou určenou body KL, K [ 3 ;0 ;], L[0 ;0 ;3]. Řešte v axonometrii určené axonometrickým trojúhelníkem 0,,

41 R Y S č.7 PARABOLICKÝ ŘEZ KUŽELE z a k m a L a Z V a O K a m a Y S a X y k a x ρ p t a KRISTÝNA PRUSENOVSKÁ

42 P Ř Í K L A D 8 Bodem M [ ; ; 0] veďte příčku mimoběžek a= N a U a, b=n b U b, N a [ 4;0 ;], U a [5 ;0 ;5 ], N b [ ;0 ;9], U b [ ;0 ;6]. Řešte ve středovém promítání se středem v bodě S [0 ;5 ;4] a za průmětnu volte nárysnu.. : = am Bodem M proložíme přímku c, která prochází U a a pomocí směrové přímky c ' najdeme její stopník N c. Body N a N c určují stopu takto získané roviny n.. X : X =b Přímkou b vedeme rovinu, a určíme její průsečnici s rovinou, r=. 3. q : q= XM Příčka q je určena body XM. Její průsečík s přímkou a označme Y. Bod X=r b

43 R Y S č.8 PŘÍČKA MIMOBĚŽEK N b =N b s uσ s b s n s ρ k d r s S c' X s q s Y s b b U =U s c s a a U =U s as ρ us n s σ a a N =N s M M c s b M= U O x, a b a N U N S ONDŘEJ MACHŮ

44 P Ř Í K L A D 9 Zobrazte průnik kosého kruhového kužele s podstavou v o středu O[6 ;9 ;0] a poloměru r=4 a s vrcholem v bodě V [,5 ;0 ;9,5 ] s kosým kruhovým válcem s podstavou v o středu S [,5 ;6,5; 0], poloměru r=3 a středem druhé podstavy v bodě S ' [5,5 ;3,5 ;9]