Křivky. Copyright c 2006 Helena Říhová



Podobné dokumenty
Křivky kolem nás. Webinář. 20. dubna 2016

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

DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE ELEKTRONICKÁ SKRIPTA CYKLICKÉ KŘIVKY

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

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

LOGARITMICKÁ SPIRÁLA. spirála, růstová spirála, Bernoulliho spirála nebo spira mirabilis. POPIS SPIRÁLY. Polární rovnice logaritmické spirály je:

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

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

REKONSTRUKCE ASTROLÁBU POMOCÍ STEREOGRAFICKÉ PROJEKCE

2. Kinematika bodu a tělesa

Základní vlastnosti křivek

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

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

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

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

Výpočet křivosti křivek ve stavební praxi

1. Přímka a její části

Důkazy vybraných geometrických konstrukcí

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

17 Kuželosečky a přímky

Definice: Kružnice je množina bodů v rovině, které mají od daného bodu (střed S) stejnou vzdálenost

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika analytická geometrie. Mgr. Pavel Liška

KRUHOVÁ ŠROUBOVICE A JEJÍ VLASTNOSTI

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

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

Kuželosečky. Copyright c 2006 Helena Říhová

Opakování k maturitě matematika 4. roč. TAD 2 <

Kinematická geometrie

Deskriptivní geometrie 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].

FUNKCE A JEJICH VLASTNOSTI

II. Zakresli množinu bodů, ze kterých vidíme úsečku délky 3 cm v zorném úhlu větším než 30 0 a menším než 60 0.

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky. Téma Školní výstupy Učivo (pojmy) volné rovnoběžné promítání průmětna

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

3.4.2 Rovnováha Rovnováha u centrální rovinné silové soustavy nastává v případě, že výsledná síla nahrazující soustavu je rovna nule. Tedy. Obr.17.

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

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

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ. u. v = u v + u v. Umět ho aplikovat při

Systematizace a prohloubení učiva matematiky. Učebna s dataprojektorem, PC, grafický program, tabulkový procesor. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

5. Statika poloha střediska sil

Shodná zobrazení. bodu B ležet na na zobrazené množině b. Proto otočíme kružnici b kolem

Geometrie nelineárních útvarů cvičení

p ACD = 90, AC = 7,5 cm, CD = 12,5 cm

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence :

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková. Mechanika. Mechanický pohyb. Fyzika 2. ročník, učební obory. Bez příloh. Identifikační údaje školy

1 Analytická geometrie

9 Vybrané rovinné křivky

Elementární plochy-základní pojmy

(0, y) 1.3. Základní pojmy a graf funkce. Nyní se již budeme zabývat pouze reálnými funkcemi reálné proměnné a proto budeme zobrazení

7.KINEMATICKÁ GEOMETIE V ROVINĚ 7.1 Rovinné křivky

Digitální učební materiál

VY_32_INOVACE_M-Ar 8.,9.20 Lineární funkce graf, definiční obor a obor hodnot funkce

Evolventní interpolace (INVCW, INVCCW)

PŘÍKLADY K MATEMATICE 3

od zadaného bodu, vzdálenost. Bod je střed, je poloměr kružnice. Délka spojnice dvou bodů kružnice, která prochází středem

JAK NA HYPERBOLU S GEOGEBROU

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Pedagogická poznámka: Celý obsah se za hodinu stihnout nedá. z ] leží na kulové ploše, právě když platí = r. Dosadíme vzorec pro vzdálenost:

ROTAČNÍ PLOCHY. 1) Základní pojmy

Nejprve si připomeňme z geometrie pojem orientovaného úhlu a jeho velikosti.

M - Příprava na 12. zápočtový test

Řešení: Nejprve musíme napsat parametrické rovnice křivky C. Asi nejjednodušší parametrizace je. t t dt = t 1. x = A + ( B A ) t, 0 t 1,

Název školy. Moravské gymnázium Brno s.r.o. Mgr. Marie Chadimová Mgr. Věra Jeřábková. Autor

Smysl otáčení. Aplikace. Pravotočivá

MATEMATIKA. Problémy a úlohy, v nichž podrobujeme geometrický objekt nějaké transformaci

Další plochy technické praxe

prostorová definice (viz obrázek vlevo nahoře): elipsa je průsečnou křivkou rovinného

Planimetrie 2. část, Funkce, Goniometrie. PC a dataprojektor, učebnice. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky

Seznam pomůcek na hodinu technického kreslení

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Cyklografie. Cyklický průmět bodu

55. ročník matematické olympiády

Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673, Slaný

0. Pak existuje n tak, že Bµ APn

Kinematika hmotného bodu

SEZNAM ANOTACÍ. CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_MA4 Analytická geometrie

Řešení geometrické úlohy spočívá v nalezení geometrického útvaru (útvarů) daných vlastností.

Definice Tečna paraboly je přímka, která má s parabolou jediný společný bod,

Klíčová slova Mongeovo promítání, kuželosečka, rotační plocha.

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Kružnice, úhly příslušné k oblouku kružnice

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

Funkce. Úkol: Uveďte příklady závislosti dvou veličin.

3.3. ANALYTICKÁ GEOMETRIE KRUŽNICE A KOULE

Základní úlohy v Mongeově promítání. n 2 A 1 A 1 A 1. p 1 N 2 A 2. x 1,2 N 1 x 1,2. x 1,2 N 1

KMA/GPM Barycentrické souřadnice a

Co vedlo ke zkoumání řezů kuželové plochy?

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Je-li dána hranolová nebo jehlanová plocha s podstavou v rovině σ a rovina řezu ρ:

- shodnost trojúhelníků. Věta SSS: Věta SUS: Věta USU:

Perspektiva. Doplňkový text k úvodnímu cvičení z perspektivy. Obsahuje: zobrazení kružnice v základní rovině metodou osmi tečen

Analytická geometrie lineárních útvarů

Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu MatemaTech Matematickou cestou k technice

Vzorce počítačové grafiky

s touto válcovou plochou. Tento případ nebudeme dále uvažovat.

Transkript:

Křivky Copyright c 2006 Helena Říhová

Cassiniovy křivky, lemniskáta Křivky nesou jméno francouzského matematika a astronoma Jeana Dominiquea Cassiniho (1625 1712) a jsou definovány jako množina bodů X v rovině, které mají od dvou pevných bodů F 1, F 2 (ohnisek)konstantnísoučinvzdáleností: XF 1 XF 2 =a 2 Cassini se domníval, že po jedné z těchto křivek obíhá Země kolem Slunce. Umístíme-liohniskadosoustavysouřadnictak,že F 1 =[ c,0], F 2 =[c,0], c >0je rovnice Cassiniovy křivky: (x 2 + y 2 ) 2 +2c 2 (y 2 x 2 )=a 4 c 4. Podlevztahumezičísly a, cdostávámerůznétvarykřivek.je-li a < c,vyjdoudvěkřivky obemykající ohniska(viz obr. 1). Pro a = c dostáváme křivku, která má své vlastní jménolemniskáta(z řeckého(lemniskos = smyčka, na obrázku modře). V polárních souřadnicích, ϕ je lemniskáta popsaná jednoduchou rovnicí: 2=2c 2 cos(2ϕ). Lemniskátu vykreslují křidélka letící mouchy, přibližně ji opisují meandrující řeky, oblouky lemniskáty najdeme rovněž u železničních přechodnic. Jestliže a > c,cassiniovakřivkaužsamasebeneprotíná,alemůžebýtještě prohnutá. Pro a 2cprohnutímizíaCassiniovakřivkasepodobáelipse. a= 2c a=c a > c a < c F 1 F 2 obr.1 Descartesův list Descartesův list(rené Descartes 1596 1650, francouzský filosof a matematik) je vyjádřen rovnicí: x 3 + y 3 =3axy, kde a 0,alemůžebýtkladnéizáporné.Jednozmožnýchparametrickýchvyjádřeníkřivky je: x= 3at 3at2 1+t3, y= 1+t 3 t (, ), t 1. 2

Naobrázku2jeDescartesůvlistpro a >0.Pro a <0bychomdostalikřivkuosověsouměrnou podlepřímky y= xskřivkouzobr.2. y a x a obr.2 Malá poznámka: Descartes byl nepochybně velký matematik a filosof, ale s jeho názory na chování a cítění zvířat těžko lze souhlasit. Tvrdil, že zvířata jsou stroje. Když biješ psa, řve; nedomnívej se však, že cítí bolest; nemá žádné vědomí a jeho nářek je čistě mechanický reflex. Pascalova závitnice Křivka je pojmenovaná podle velkého francouzského matematika, fyzika a filosofa 17. století Blaise Pascala(1623-1662). Jak ji dostaneme. Ve zvolené soustavě souřadnic sestrojíme kružnici k(nazývá se řídící) opoloměru r=a,kteráprocházípočátkemastředmánaosex.zpočátkuvedemepolopřímku tak, aby protnula kružnici, průsečík označíme A. Na polopřímku naneseme na obě strany odbodu Avzdálenost bazískámebody C,B.Množinavšechtaktosestrojenýchbodůje Pascalova závitnice. Rovnice řídící kružnice v polárních souřadnicích je = 2a cos ϕ, takže závitnicemávpolárníchsouřadnicíchrovnici: =2acos ϕ ± b,kde a, bjsouzvolenénebo zadané parametry. 3

y C A b B b a x k obr.3 Spirály Spirála je rovinná křivka, kterou opisuje bod P na přímce p otáčející se kolem pevného bodu O p,přičemžvzdálenost OP = sezadanýmzpůsobemmění.povímesiotřechspirálách: Archimedově, hyperbolické a logaritmické. Přemluvíme-li mravence, aby ťapal stálou rychlostí po rovnoměrně se otáčejícím kotouči od středu kotouče ve směru poloměru, bude opisovat první ze spirál Archimédovu. Jinými slovy; vyjádřeno v polárních souřadnicích délka průvodiče bodu spirály roste lineárně s argumentem (tj. úhlem otočení): =aϕ, a >0, ϕ R. 2πa 2πa 2πa o obr.4 Body dvou sousedních závitů na stejném paprsku jsou od sebe vzdáleny o 2πa. Části dvou protichůdných Archimedových spirál tvoří obrys součástky, která umožňuje převést otáčivý pohybnaposuvnýtamazpět(vačka). 4

Zatímco u Archimédovy spirály je průvodič přímo úměrný argumentu, u hyperbolické spirály je tomu naopak; průvodič bodu spirály je nepřímo úměrný jeho argumentu. Rovnice spirály v polárních souřadnicích je = a, a >0, ϕ R. ϕ y= a o obr.5 Spirálamázajímavéasymptotickéchování:pro ϕ 0sebodyspirályblížíkpřímce y=a, pro ϕ sedélkaprůvodičebodůblížíknule. Třetí spirála, kterou zmíníme, je logaritmická spirála. Její rovnice v polárních souřadnicích se obvykle uvádí ve tvaru: =a ϕ, a >0, a 1, ϕ R. α o α obr.6 Logaritmická spirála má zajímavou vlastnost(naznačenou na obrázku 6); všechny polopřímky vycházející z počátku protíná pod stejným úhlem(neboli tečna a průvodič v libovolném bodě svírají konstantní úhel). Toho se využívá v technické praxi např. u rotujících nožů, ozubených kol, atd., tvar logaritmické spirály mají rovněž některé jistící pomůcky pro horolezce(tzv. abalaky a friendy). 5

Evolventa kružnice Tuto křivku si můžeme představit jako dráhu koncového bodu napnuté niti, odvíjející se z kružnice.(pokud bychom odvíjeli nit z jiné křivky, dostali bychom evolventu této křivky.) Sodvíjenímzačínámenakružnici(bod Anaobr.7),napnutániťmásměrtečnykekružnici. Potom délka oblouku kružnice AB je rovna délce úsečky BC. Jestliže střed kružnice umístíme do počátku, pak parametrické rovnice evolventy kružnice jsou: x=rcos t+rtsint kde t R, rjepoloměrkružnice. y= rsint rtcos t, y C B A x obr.7 S evolventou kružnice se můžeme setkat např. na atletickém oválu. Startovní čára totiž není úsečka, ale část evolventy, aby všichni závodníci měli(nebo mohli mít) stejně dlouhou trať. A B C Závodníci si to namíří po tečně k okraji vnitřní dráhy. Pokud startovní čára(červená křivka) je částí evolventy, mají závodníci A, B, C stejně dlouhou trať. 6

A nakonec pár obrázků pro radost A nakonec pár obrázků pro radost. Všechno jsou to(poměrně jednoduše) analyticky vyjádřitelné křivky. 7