1.6 Singulární kvadriky

Podobné dokumenty
y Obrázek 1.26: Průměrová rovina válcové plochy

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Vlastní čísla a vlastní vektory

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

1.13 Klasifikace kvadrik

Popis jednotlivých kvadrik

Analytická geometrie v E 3 - kvadriky

KVADRATICKÉ PLOCHY a jejich reprezentace v programu Maple. Roman HAŠEK, Pavel PECH

= 1, (2.3) b 2 + z2. c2 se nazývá imaginární elipsoid. Jedná se o regulární kvadriku, která, jak vidíme z rovnice (2.3), neobsahuje žádný reálný bod.

Michal Zamboj. December 23, 2016

Michal Zamboj. January 4, 2018

KMA/G2 Geometrie 2 9. až 11. cvičení

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

1 Determinanty a inverzní matice

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

7.1.2 Kartézské soustavy souřadnic II

(Cramerovo pravidlo, determinanty, inverzní matice)

1 Soustavy lineárních rovnic

9.1 Definice a rovnice kuželoseček

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

Matematika B101MA1, B101MA2

Analytická geometrie lineárních útvarů

Soustavy lineárních rovnic

7.1.2 Kartézské soustavy souřadnic II

1 Linearní prostory nad komplexními čísly

Čtvercové matice. Čtvercová matice je taková matice, jejíž počet řádků je roven počtu jejích sloupců

Základy maticového počtu Matice, determinant, definitnost

a + b + c = 2 b + c = 1 a b = a 1 2a 1 + a a 3 + a 5 + 2a 2 + a 2 + a

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

Podobnost matic. Definice 8.6. Dány matice A, B M n (C). Jestliže existuje regulární matice P M n (C) tak,

Věta 12.3 : Věta 12.4 (princip superpozice) : [MA1-18:P12.7] rovnice typu y (n) + p n 1 (x)y (n 1) p 1 (x)y + p 0 (x)y = q(x) (6)

1. LINEÁRNÍ ALGEBRA Vektory Operace s vektory... 8 Úlohy k samostatnému řešení... 8

63. ročník matematické olympiády Řešení úloh krajského kola kategorie B. 1. Odečtením druhé rovnice od první a třetí od druhé dostaneme dvě rovnice

(2) [B] Nechť G je konečná grupa tvořena celočíselnými maticemi roměru 2 2 s operací násobení. Nalezněte všechny takové grupy až na izomorfizmus.

EUKLIDOVSKÉ PROSTORY

ČTVERCOVÉ MATICE. Čtvercová matice je taková matice, kde počet řádků je roven počtu jejích sloupců. det(a) značíme determinant čtvercové matice A

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

Lineární algebra. Matice, operace s maticemi

1 1 3 ; = [ 1;2]

Soustava m lineárních rovnic o n neznámých je systém

Vlastní číslo, vektor

[1] Motivace. p = {t u ; t R}, A(p) = {A(t u ); t R} = {t A( u ); t R}

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

Operace s maticemi

x 2 = a 2 + tv 2 tedy (a 1, a 2 ) T + [(v 1, v 2 )] T A + V Příklad. U = R n neprázdná množina řešení soustavy Ax = b.

Eliptický paraboloid je kvadrika, která má v nějaké kartézské soustavě souřadnic rovnici x 2 a 2 + y2

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

9 Kolmost vektorových podprostorů

Operace s maticemi. 19. února 2018

α 1 α 2 + α 3 = 0 2α 1 + α 2 + α 3 = 0

Matematika 2 (Fakulta ekonomická) Cvičení z lineární algebry. TU v Liberci

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

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.

Lineární algebra : Změna báze

Soustavy. Terminologie. Dva pohledy na soustavu lin. rovnic. Definice: Necht A = (a i,j ) R m,n je matice, b R m,1 je jednosloupcová.

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

1 Řešení soustav lineárních rovnic

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.

1 4( 1) Co je řešením rovnice 2y 1 = 3? Co je řešením, pokud přidáme rovnici x + y = 3? Napište

Syntetická geometrie II

Kapitola 11: Vektory a matice:

NALG 001 Lineární algebra a geometrie 1, zimní semestr MFF UK Doba řešení: 3 hodiny

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

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

Kapitola 11: Vektory a matice 1/19

Soustavy linea rnı ch rovnic

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

Řešíme tedy soustavu dvou rovnic o dvou neznámých. 2a + b = 3, 6a + b = 27,

Definice 28 (Ortogonální doplněk vektorového podprostoru). V k V n ; V k V. (Pech:AGLÚ/str D.5.1)

1 Analytická geometrie

1.1 Steinerovy věty. lineární momenty a momenty kvadratické. Zajímat nás budou nyní osové kvadratické. v ohybu. Jejich definice je

1/10. Kapitola 12: Soustavy lineárních algebraických rovnic

SOUŘADNICE BODU, VZDÁLENOST BODŮ

Lineární algebra : Násobení matic a inverzní matice

Katedra aplikované matematiky FEI VŠB Technická univerzita Ostrava luk76/la1

x 2(A), x y (A) y x (A), 2 f

10. Soustavy lineárních rovnic, determinanty, Cramerovo pravidlo

Jazyk matematiky Matematická logika Množinové operace Zobrazení Rozšířená číslená osa

65. ročník matematické olympiády III. kolo kategorie A. Pardubice, dubna 2016

Základy matematiky pro FEK

Soustavy lineárních rovnic

6 Lineární geometrie. 6.1 Lineární variety

6.1 Shrnutí základních poznatků

Euklidovský prostor. Parametrické rovnice roviny. Obecná rovnice roviny. . p.1/25

Lineární algebra : Násobení matic a inverzní matice

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

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

Lineární algebra : Metrická geometrie

6 Skalární součin. u v = (u 1 v 1 ) 2 +(u 2 v 2 ) 2 +(u 3 v 3 ) 2

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

P 1 = P 1 1 = P 1, P 1 2 =

Necht tedy máme přirozená čísla n, k pod pojmem systém lineárních rovnic rozumíme rovnice ve tvaru

Jedná se o soustavy ve tvaru A X = B, kde A je daná matice typu m n,

Program SMP pro kombinované studium

AVDAT Vektory a matice

AB = 3 CB B A = 3 (B C) C = 1 (4B A) C = 4; k ]

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

Úvod do lineární algebry

Soustavy lineárních rovnic

Transkript:

22 KAPITOLA 1. KVADRIKY JAKO PLOCHY 2. STUPNĚ neboť B = C =. Z rovnice (1.34) plne, že přímka, procháející singulárním bodem kvadrik má s kvadrikou společný poue tento singulární bod (je-li A ) nebo celá přímka na kvadrice leží (A = ). Ted platí věta: Věta: Každá přímka procháející singulárním bodem kvadrik, leží buď celá na kvadrice (v případě, že její směr je asmptotický) nebo má s kvadrikou společný poue tento singulární bod (v případě, že její směr není asmptotický). Ponámka: Příkladem singulárního bodu je např. vrchol kuželové ploch. Obráek 1.1: Vrchol kuželové ploch jako příklad singulárního bodu 1.6 Singulární kvadrik Onačme písmenem determinant =det a 11 a 12 a 13 a 14 a 21 a 22 a 23 a 24 a 31 a 32 a 33 a 34 a 41 a 42 a 43 a 44 (1.3) matice K kvadrik (1.32). Podle toho, da = nebo rodělíme všechn kvadrik do dvou disjunktních skupin. Definice: Kvadrika se naývá singulární jestliže =. Jestliže po- tom se kvadrika naývá regulární. Platí následující věta, která nám dává vtah mei singulární kvadrikou a singulárními bod. Věta: Obsahuje-li kvadrika singulární bod, pak je to kvadrika singulární. Důka: Nechť bod M =[m, n, p] je singulárním bodem kvadrik (1.32). To

1.6. SINGULÁRNÍ KVADRIKY 23 namená, že jsou splněn rovnice (1.33). Soustavu (1.33) přepíšeme do tvaru a 11 m + a 12 n + a 13 p = a 14 a 21 m + a 22 n + a 23 p = a 24 a 31 m + a 32 n + a 33 p = a 34 a 41 m + a 42 n + a 43 p = a 44. (1.36) Podle Frobeniov vět má soustava rovnic (1.36) alespoň jedno řešení právě tehd, kdž hodnost matice soustav je rovna hodnosti rošířené matice soustav, ted h a 11 a 12 a 13 a 21 a 22 a 23 a 31 a 32 a 33 a 41 a 42 a 43 =h a 11 a 12 a 13 a 14 a 21 a 22 a 23 a 24 a 31 a 32 a 33 a 34 a 41 a 42 a 43 a 44. (1.37) Matice soustav je tpu (4, 3), ted její hodnost matice je menší nebo rovna třem, proto hodnost rošířené matice soustav je také menší nebo rovna třem. Odtud plne, že =. Ponámka: Obrácená věta neplatí. Válcová plocha je singulární kvadrikou, ale singulární bod neobsahuje. Definice: Bod kvadrik, který není singulární se naývá regulární. V následujícím tetu ukážeme příklad některých singulárních kvadrik. Protože v těchto případech vžd =, je hodnost matice kvadrik K = a 11 a 12 a 13 a 14 a 21 a 22 a 23 a 24 a 31 a 32 a 33 a 34 a 41 a 42 a 43 a 44 (1.38) buď3nebo2nebo1. Nechť h(k) = 3. Nejprve předpokládejme, že první tři řádk matice (1.38) jsou lineárně neávislé. Dále předpokládejme, že kvadrika má jediný střed M =[m, n, p], tj. platí rovnice (1.16). Protože čtvrtý řádek matice K je lineární kombinací ostatních řádků, plne odtud platnost rovnic (1.33), a bod M je ted jediným singulárním bodem kvadrik. Plocha, která má tuto vlastnost se naývá kuželová plocha.

24 KAPITOLA 1. KVADRIKY JAKO PLOCHY 2. STUPNĚ 4 2 2 1 4 1 1 1 Obráek 1.16: Kuželová plocha Najdeme její rovnici. Zvolme kartéskou soustavu souřadnic tak, ab pro singulární bod M platilo M =[,, ]. Protože M =[,, ] je řešením soustav (1.33), plne odtud a 14 = a 24 = a 34 = a 44 = a rovnice kuželové ploch má tvar a 11 2 + a 22 2 + a 33 2 +2a 12 +2a 13 +2a 23 =. (1.39) Jiným příkladem singulární kvadrik, pro jejíž matici platí h(k) = 3, je válcová plocha daná rovnicí a 2 +2b + c 2 +2d +2e + f =, (1.4) jejíž tvořící přímk procháejí regulární kuželosečkou (1.4) a jsou kolmé na souřadnicovou rovinu. Skutečně, matice kvadrik (1.4) a b d b c e d e f, (1.41) má hodnost 3.

1.6. SINGULÁRNÍ KVADRIKY 2 Obráek 1.17: Válcová plocha Nechť h(k) = 2. Příkladem singulární kvadrik, jejíž matice má hodnost 2, je dvojice růnoběžných rovin α a β α : a 1 + b 1 + c 1 + d 1 = β : a 2 + b 2 + c 2 + d 2 =. (1.42) Obráek 1.18: Dvě růnoběžné rovin Rovnice příslušné kvadrik je (a 1 + b 1 + c 1 + d 1 )(a 2 + b 2 + c 2 + d 2 )=. (1.43) Matice kvadrik (1.43) má (po vnásobení dvěma) tvar 2a 1 a 2 a 1 b 2 + a 2 b 1 a 1 c 2 + a 2 c 1 a 1 d 2 + a 2 d 1 b 1 a 2 + b 2 a 1 2b 1 b 2 b 1 c 2 + b 2 c 1 b 1 d 2 + b 2 d 1 c 1 a 2 + c 2 a 1 c 1 b 2 + c 2 b 1 2c 1 c 2 c 1 d 2 + c 2 d 1 d 1 a 2 + d 2 a 1 d 1 b 2 + d 2 b 1 d 1 c 2 + d 2 c 1 2d 1 d 2. (1.44) Hodnost matice le vpočítat buď přímo, což je dlouhavé nebo následujícím postupem. Onačíme-li u 1 =(a 1,b 1,c 1,d 1 )au 2 =(a 2,b 2,c 2,d 2 ), potom

26 KAPITOLA 1. KVADRIKY JAKO PLOCHY 2. STUPNĚ můžeme matici (1.44) napsat ve tvaru a 2 u 1 + a 1 u 2 b 2 u 1 + b 1 u 2 c 2 u 1 + c 1 u 2 d 2 u 1 + d 1 u 2. (1.4) Protože rovin α a β jsou růnoběžné, jsou vektor u 1, u 2 lineárně neávislé a hodnost matice (1.4) je rovna dvěma. Nechť h(k) =1. Příkladem kvadrik, jejíž matice má hodnost 1 je dvojnásobná rovina. Rovnice příslušné kvadrik je (a + b + c + d) 2 =. (1.46) ajejímaticemátvar a 2 ab ac ad ba b 2 bc bd ca cb c 2 cd da db dc d 2. (1.47) Onačíme-li u =(a, b, c, d), potom (1.47) le psát ve tvaru (au,bu,cu,du). Je řejmé, že hodnost matice (1.47) je rovna jedné. 2 2 Obráek 1.19: Dvojnásobná rovina Eistují i další příklad singulárních kvadrik, které de nebudeme uvádět. Výčet všech singulárních kvadrik uvedeme při jejich klasifikaci. 1.7 Tečna a tečná rovina V této kapitole se budeme abývat tečnou a tečnou rovinou v regulárním bodě kvadrik. Uvědomme si, že regulární bod je takový bod, který není singulárním bodem. Na regulární kvadrice jsou všechn bod regulární, protože pokud b