6. Základy výpočetní geometrie

Podobné dokumenty
A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Vzorce počítačové grafiky

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

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

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

1 Analytická geometrie

3.2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE ROVINY

Základy matematiky pracovní listy

Eukleidovský prostor a KSS Eukleidovský prostor je bodový prostor, ve kterém je definována vzdálenost dvou bodů (metrika)

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

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

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

7.5.3 Hledání kružnic II

11 Vzdálenost podprostorů

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

1. Kombinatorika 1.1. Faktoriál výrazy a rovnice

VZOROVÉ PŘÍKLADY Z MATEMATIKY A DOPORUČENÁ LITERATURA pro přípravu k přijímací zkoušce studijnímu oboru Nanotechnologie na VŠB TU Ostrava

3. ÚVOD DO ANALYTICKÉ GEOMETRIE 3.1. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PŘÍMKY

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

Analytická geometrie (AG)

Rovnice přímky. s = AB = B A. X A = t s tj. X = A + t s, kde t R. t je parametr. x = a 1 + ts 1 y = a 2 + ts 2 z = a 3 + ts 3. t R

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK V ROVINĚ

Vektory II. Předpoklady: Umíme už vektory sčítat, teď zkusíme opačnou operací rozklad vektoru na složky.

BI-EP1 Efektivní programování 1

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ základní úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

Vlasta Moravcová. Matematicko-fyzikální fakulta & Nad Ohradou 23 Univerzita Karlova v Praze Praha 3. Letní škola geometrie 2018,

3) Vypočtěte souřadnice průsečíku dané přímky p : x = t, y = 9 + 3t, z = 1 + t, t R s rovinou ρ : 3x + 5y z 2 = 0.

Praha & EU: investujeme do vaší budoucnosti. Daniel Turzík, Miroslava Dubcová,

1. Přímka a její části

2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE V PROSTORU Vektory Úlohy k samostatnému řešení... 21

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1).

Maturitní témata od 2013

Požadavky na konkrétní dovednosti a znalosti z jednotlivých tematických celků

Projekt: Zlepšení výuky na ZŠ Schulzovy sady registrační číslo: CZ.1.07./1.4.00/ Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

s p nazýváme směrový vektor přímky p, t je parametr bodu

MATEMATIKA Tematické okruhy ke státní maturitní zkoušce Obor: mechanik elektronik

Michal Zamboj. December 23, 2016

Rovnice přímky v prostoru

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK

Analytická geometrie lineárních útvarů

Nejprve si uděláme malé opakování z kurzu Množiny obecně.

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

INTERNETOVÉ ZKOUŠKY NANEČISTO - VŠE: UKÁZKOVÁ PRÁCE

maticeteorie 1. Matice A je typu 2 4, matice B je typu 4 3. Jakých rozměrů musí být matice X, aby se dala provést

Michal Zamboj. January 4, 2018

MATEMATIKA STUDIJNÍ POŽADAVKY PRO JEDNOTLIVÉ ROČNÍKY STUDIA

Digitální učební materiál

M - Příprava na 1. čtvrtletku pro třídu 4ODK

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

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

Lingebraické kapitolky - Analytická geometrie

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ vyšší úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

Parametrická rovnice přímky v rovině

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

POŽADAVKY pro přijímací zkoušky z MATEMATIKY

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

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

Maturitní okruhy z matematiky - školní rok 2007/2008

Kapitola 8. prutu: rovnice paraboly z = k x 2 [m], k = z a x 2 a. [m 1 ], (8.1) = z b x 2 b. rovnice sklonu střednice prutu (tečna ke střednici)

Maturitní zkouška z matematiky (v profilové části) Informace o zkoušce, hodnocení zkoušky, povolené pomůcky a požadavky

CVIČNÝ TEST 9 OBSAH. Mgr. Václav Zemek. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 5 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

VEKTOR. Vymyslete alespoň tři příklady vektorových a skalárních fyzikálních veličin. vektorové: 1. skalární

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

M - Příprava na 12. zápočtový test

Trojúhelníky. a jejich různé středy. Součet vnitřních úhlů trojúhelníku = 180 neboli π radiánů.

Kulová plocha, koule, množiny bodů

Euklidovské prostory. Euklidovský prostor dimense 3

GONIOMETRIE. 1) Doplň tabulky hodnot: 2) Doplň, zda je daná funkce v daném kvadrantu kladná, či záporná: PRACOVNÍ LISTY Matematický seminář.

Matematika Kvadratická rovnice. Kvadratická rovnice je matematický zápis, který můžeme (za pomoci ekvivalentních úprav) upravit na tvar

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

1. Parametrické vyjádření přímky Přímku v prostoru můžeme vyjádřit jen parametricky, protože obecná rovnice přímky v prostoru neexistuje.

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY. Učební osnova předmětu MATEMATIKA. pro studijní obory SOŠ a SOU (8 10 hodin týdně celkem)

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

CVIČNÝ TEST 19. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Kateřina Nováková. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

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].

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

Lineární funkce, rovnice a nerovnice

14. přednáška. Přímka

Bakalářská matematika I

Kvadratickou funkcí se nazývá každá funkce, která je daná rovnicí. Definičním oborem kvadratické funkce je množina reálných čísel.

= - rovnost dvou výrazů, za x můžeme dosazovat různá čísla, tím měníme

Matematika vzorce. Ing. Petr Šídlo. verze

Vektorový prostor. Př.1. R 2 ; R 3 ; R n Dvě operace v R n : u + v = (u 1 + v 1,...u n + v n ), V (E 3 )...množina vektorů v E 3,

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

volitelný předmět ročník zodpovídá CVIČENÍ Z MATEMATIKY 9. MACASOVÁ

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

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

CVIČNÝ TEST 1. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 21 IV. Záznamový list 23

CZ 1.07/1.1.32/

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

MANUÁL K ŘEŠENÍ TESTOVÝCH ÚLOH

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Extremální úlohy v geometrii

Transkript:

6. Základy výpočetní geometrie BI-EP1 Efektivní programování 1 ZS 2011/2012 Ing. Martin Kačer, Ph.D. 2010-11 Martin Kačer Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Výpočetní geometrie Algoritmy pracující s objekty v prostoru Obvykle Eukleidovský prostor 2D 3D 4D a více??? Topologie 2

Využití výpočetní geometrie Počítačová grafika Modelování Vizualizace Robotika Geografické systémy (dnes ale ještě nic z toho) 3

Geometrie x Algoritmy Výpočetní geometrie samozřejmě staví na geometrii jako takové Pravidla a poučky platí a opravdu se používají Algoritmizace ale může být problém Proč? 4

Komplikace pro algoritmy Je vidět na první pohled tu nefunguje Reálná čísla (!) Speciální a degenerované případy Definiční obory operací dělení goniometrie Asymptotická složitost i kvadratické řešení může být pomalé (!!) 5

Základy výpočetní geometrie I jednoduché poučky nabízejí mnoho možností pro řešení problémů Pythagorova věta Goniometrické funkce Vektorový součin Dvojnásob zde platí: přemýšlet!!! Snaha najít nejjednodušší řešení 6

Pythagorova věta a 2 + b 2 = c 2 b c a 7

Vzdálenost bodů y [x 2, y 2 ] (y 2 -y 1 ) D (x 2 -x 1 ) [x 1, y 1 ] D 2 =(x 2 -x 1 ) 2 + (y 2 -y 1 ) 2 x D = sqrt((x 2 -x 1 ) 2 + (y 2 -y 1 ) 2 ) 8

Vzdálenost bodů 3D [x 2, y 2, z 2 ] y E [x 1, y 1, z 1 ] D (z 2 -z 1 ) E 2 = D 2 + (z 2 -z 1 ) 2 x E 2 = (x 2 -x 1 ) 2 + (y 2 -y 1 ) 2 + (z 2 -z 1 ) 2 E = sqrt((x 2 -x 1 ) 2 + (y 2 -y 1 ) 2 + (z 2 -z 1 ) 2 ) 9

Goniometrické funkce sin(α) = a/c cos(α) = b/c tan(α) = a/b α = Math.asin(a/c) α = Math.atan(a/b) radiány!! b α a c 10

Goniometrické funkce [x 1, y 1 ] y α x tan(α) = y 1 / x 1 α = Math.atan( y 1 / x 1 )? 11

Goniometrická funkce atan2 double alpha = Math.atan2(x, y) Ekvivalentní alpha = Math.atan( y/x ) Nevadí dělení nulou Umí rozlišit kvadranty Převod kartézských souřadnic na polární Jak převádět tam a zpět? 12

Polární souřadnice double x, y; x = r * cos(theta); y = r * sin(theta); double r, theta; r = Math.sqrt(x*x + y*y); theta = Math.atan2(x, y); 13

Úsečky a přímky Reprezentace dvěma body [x 1, y 1 ] [x 2, y 2 ] Reprezentace rovnicí y = d.x + e a.x + b.y + c = 0 14

Reprezentace přímky Dva body: [x 1, y 1 ] a [x 2, y 2 ] [x 2, y 2 ] y [x 1, y 1 ] x 15

Reprezentace přímky Rovnice: y = d.x + e Směrnice + počátek Nelze svislé přímky! y d e x 16

Reprezentace přímky Rovnice: a.x + b.y + c = 0 Normála přímky Potřeba 3 parametrů y x 17

Průsečík dvou přímek [x 3, y 3 ] y [x 2, y 2 ] [x 1, y 1 ] [x 4, y 4 ] x 18

Průsečík přímek rovnice První přímka x = x 1 + t. (x 2 - x 1 ) y = y 1 + t. (y 2 - y 1 ) Druhá přímka x = x 3 + t. (x 4 - x 3 ) y = y 3 + t. (y 4 - y 3 ) Průsečík x 1 + t 1. (x 2 - x 1 ) = x 3 + t 2. (x 4 - x 3 ) y 1 + t 1. (y 2 - y 1 ) = y 3 + t 2. (y 4 - y 3 ) 19

Průsečík přímek rovnice Průsečík x 1 + t 1. (x 2 - x 1 ) = x 3 + t 2. (x 4 - x 3 ) y 1 + t 1. (y 2 - y 1 ) = y 3 + t 2. (y 4 - y 3 ) => Soustava dvou rovnic Lze řešit pomocí determinantů 20

Průsečík přímek řešení x 1 + t 1. (x 2 - x 1 ) = x 3 + t 2. (x 4 - x 3 ) y 1 + t 1. (y 2 - y 1 ) = y 3 + t 2. (y 4 - y 3 ) Determinanty rovnic: D 0 = (y 4 - y 3 ).(x 2 - x 1 ) (x 4 - x 3 ).(y 2 - y 1 ) D 1 = (x 4 - x 3 ).(y 1 - y 3 ) (y 4 - y 3 ).(x 1 - x 3 ) D 2 = (x 2 - x 1 ).(y 1 - y 3 ) (y 2 - y 1 ).(x 1 - x 3 ) t 1 = D 1 / D 0 t 2 = D 2 / D 0 21

Průsečík nulový jmenovatel Determinant D 0 = 0 Přímky mají stejnou směrnici (rovnoběžné) D 1 0 D 2 Rovnoběžky D 1 = D 2 = 0 Stejná přímka 22

Vektorový součin 23

Vektorový součin Pouze ve 3D Velikost Plocha rovnoběžníka Směr Kolmý na oba původní Znaménko dle pořadí 24

Vektorový součin [x 1, y 1, z 1 ] [x 2, y 2, z 2 ] = [x S, y S, z S ] x S = y 1.z 2 y 2.z 1 y S = x 1.z 2 x 2.z 1 z S = x 1.y 2 x 2.y 1 25

Vektorový součin ve 2D z 1 = z 2 = 0 x S = y 1.z 2 y 2.z 1 = 0 y S = x 1.z 2 x 2.z 1 = 0 z S = x 1.y 2 x 2.y 1 = z => ve 2D vyjde jen jedna souřadnice! A občas vůbec nepotřebujeme reálná čísla! 26

Zjištění poloroviny Na které straně je bod od přímky? y [x 2, y 2 ] [x 3, y 3 ] [x 1, y 1 ] x 27

Zjištění poloroviny Součin [x 3 -x 1, y 3 -y 1 ] [x 2 -x 1, y 2 -y 1 ] =0 na přímce >0 vpravo <0 vlevo y [x 2, y 2 ] [x 3, y 3 ] [x 1, y 1 ] x 28

Obecné techniky V.G. Pro složitější příklady (nebude potřeba u dnešních úloh) Rozděl a panuj Zametací přímka 29

Úloha: Superman Superman se vyhýbá planetám Jak dlouho letí? [x 2, y 2 ] y [x 1, y 1 ] 30 x