Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr



Podobné dokumenty
Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

7 Analytické vyjádření shodnosti

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

Syntetická geometrie I

Syntetická geometrie I

Geometrické transformace pomocí matic

Patří mezi tzv. homotetie, tj. afinní zobrazení, která mají všechny směry samodružné.

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

6 Samodružné body a směry afinity

Shodná zobrazení v rovině

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

Digitální učební materiál

Geometrická zobrazení

8 Podobná (ekviformní) zobrazení v rovině

1 Připomenutí vybraných pojmů

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

Afinní zobrazení, jeho regularita a (totální) singularita. Asociovaný homomorfismus. Analytické

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

Geometrie. 1 Metrické vlastnosti. Odchylku boční hrany a podstavy. Odchylku boční stěny a podstavy

SBÍRKA ÚLOH I. Základní poznatky Teorie množin. Kniha Kapitola Podkapitola Opakování ze ZŠ Co se hodí si zapamatovat. Přírozená čísla.

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

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

SHODNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ GEOMETRICKÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ SHODNÁ ZOBRAZENÍ

transformace je posunutí plus lineární transformace má svou matici vzhledem k homogenním souřadnicím [1]

Michal Zamboj. December 23, 2016

Geometrie pro počítačovou grafiku - PGR020

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

Syntetická geometrie I

KMA/G2 GEOMETRIE 2 Pomocný učební text. Miroslav Lávička

SHODNÁ A PODOBNÁ ZOBRAZENÍ V ROVINĚ

Geometrická zobrazení

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Elementární křivky a plochy

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

Michal Zamboj. January 4, 2018

Obsah a průběh zkoušky 1PG

9.1 Definice a rovnice kuželoseček

Maturitní okruhy z matematiky - školní rok 2007/2008

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

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

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

Matice. Je dána matice A R m,n, pak máme zobrazení A : R n R m.

5. P L A N I M E T R I E

Vzorce počítačové grafiky

CVIČNÝ TEST 24. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Kateřina Nováková. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

Shodné zobrazení v rovině

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Analytická geometrie lineárních útvarů

7 Transformace 2D. 7.1 Transformace objektů obecně. Studijní cíl. Doba nutná k nastudování. Průvodce studiem

Vlastní čísla a vlastní vektory

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

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

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

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,

Vektorové prostory R ( n 1,2,3)

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

MATEMATIKA 5. TŘÍDA. C) Tabulky, grafy, diagramy 1 - Tabulky, doplnění řady čísel podle závislosti 2 - Grafy, jízní řády 3 - Magické čtverce

Obrázek 101: Podobné útvary

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

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

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

VI. Maticový počet. VI.1. Základní operace s maticemi. Definice. Tabulku

Co byste měl/a zvládnout po 6. týdnu

Analytická geometrie. přímka vzájemná poloha přímek rovina vzájemná poloha rovin. Název: XI 3 21:42 (1 z 37)

Maturitní témata z matematiky

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.

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

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.

Linearní algebra příklady

3 Projektivní prostor

19 Eukleidovský bodový prostor

Analytická metoda aneb Využití vektorů v geometrii

Funkce 1) Zakreslete body K, L a M do souřadného systému Oxy, jsou-li dány jejich souřadnice: K[-3;0]; L[0;-2]; M[4;3].

1. Přímka a její části

( ) ( ) 6. Algebraické nerovnice s jednou neznámou ( ) ( ) ( ) ( 2. e) = ( )

ALGEBRA. Téma 4: Grupy, okruhy a pole

2. Vyplňování. Transformace.

10. Analytická geometrie kuželoseček 1 bod

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

Matematika I, část I Vzájemná poloha lineárních útvarů v E 3

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA II, letní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 14.

M - Příprava na 1. čtvrtletku pro třídu 4ODK

Matematika B101MA1, B101MA2

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník SOUŘADNICOVÉ SOUSTAVY VE FOTOGRAMMETRII

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

14. přednáška. Přímka

SEZNAM ANOTACÍ. CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_MA3 Planimetrie

Afinní transformace Stručnější verze

Analytická geometrie. c ÚM FSI VUT v Brně

6 Planimetrie. 6.1 Trojúhelník. body A, B, C vrcholy trojúhelníku. vnitřní úhly BAC = α, ABC = β, BCA = γ. konvexní (menší než 180º)

Seznam pomůcek na hodinu technického kreslení

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

Projekt IMPLEMENTACE ŠVP. pořadí početních operací, dělitelnost, společný dělitel a násobek, základní početní operace

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

SOUŘADNICE BODU, VZDÁLENOST BODŮ

2) Přednáška trvala 80 minut a skončila v 17:35. Jirka na ni přišel v 16:20. Kolik úvodních minut přednášky Jirka

Transkript:

Geometrické transformace v rovině Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr Shodné transformace 1

Shodné transformace shodné transformace (shodnosti, izometrie) převádějí objekt z jedné pozice do druhé tak, že se zachovávají všechny délky v důsledku zachování délek se zachovávají i úhly, obsahy, objemy,... trojúhelníky se shodnými stranami jsou shodné shodné neshodné n-úhelníky (n>3) se shodnými stranami nejsou obecně shodné Shodnosti přímé a nepřímé rozeznáváme přímé a nepřímé shodnosti: přímé shodnosti zachovávají orientaci soustavy souřadnic (=smysl obíhání vrcholů trojúhelníka) nepřímé shodnosti obracejí orientaci soustavy souřadnic přímo shodné nepřímo shodné 2

Shodnosti ve 2D Přímé shodnosti: Identita Posunutí (translace) Otočení (rotace) kolem středu Středová souměrnost (spec. případ rotace) Nepřímé shodnosti: Osová souměrnost Posunutá souměrnost (složení osové souměrnosti a posunutí ve směru osy souměrnosti) Posunutí (translace) posunutí je určeno vektorem posunutí (směr, velikost, orientace) 3

Rovnice posunutí r t = ( a, b) x ' = x + a y ' = y + b Otočení (rotace) otočení je určeno středem otočení a orientovaným úhlem otočení 4

Rovnice otočení r a1 = ( x cos ρ, xsin ρ) r b1 = ( y sin ρ, y cos ρ) r r r p = a + b 1 1 1 x ' = x cos ρ y sin ρ y ' = xsin ρ + y cos ρ Speciální případy: rho = 0 o identita (x =x,y =y) rho = 180 o středová souměrnost (x =-x,y =-y) Osová souměrnost osová souměrnost je určena osou souměrnosti 5

Rovnice osové s. (speciální případy) souměrnost podle osy x x ' = x y ' = y souměrnost podle osy y x ' = x y ' = y Složení osových souměrností složením osové souměrnost podle osy x a osové souměrnosti podle osy y vzniká středová souměrnost podle počátku 6

Posunutá souměrnost posunutá souměrnost vzniká složením osové souměrnosti a posunutí ve směru osy s. x ' = x + t y ' = y Skládání geometrických transformací Skládáním shodností vzniká opět shodnost přímá s. ο přímá s. přímá s. nepřímá s. ο nepřímá s. přímá s. přímá s. ο nepřímá s. nepřímá s. Příklad: posunutá souměrnost(nepřímá s.) = = osová souměrnost (nepřímá s.) ο posunutí (přímá s.) 7

Skládání osových souměrností Každou shodnost v rovině lze vyjádřit jako složení nejvýše 3 osových souměrností Jsou-li 2 osy různoběžné, vzniká rotace Jsou-li 2 osy rovnoběžné různé, vzniká posunutí Vlastnosti skládání geometrických transformací skládání není obecně komutativní (záleží na pořadí skládání!!!) 8

Afinní transformace všechny dosud studované transformace jsou spec. případem rovinné afinní transformace dané předpisem x ' = ax + by + p y ' = cx + dy + q kde a,b,c,d,p,q jsou reálná čísla splňující podmínku ad bc 0 afinní transformace patří mezi lineární transformace (navíc zachovávají rovnoběžnost přímek) Maticový popis transformací I rovinná afinní transformace daná předpisem x ' = ax + by + p y ' = cx + dy + q se dá vyjádřit v maticovém tvaru x ' a b x p x = + = A + B y ' c d y q y kde matice A je regulární (det(a) je nenulový) 9

Shodnosti jako afinní transformace afinní transformace daná předpisem x ' a b x p x = + = A + B, y ' c d y q y kde matice A je regulární (det(a) je nenulový), je shodností právě tehdy, když T T A A = A A = I, kde I je jednotková matice Maticový popis transformací II kromě výše uvedeného tvaru (matice A ab) se používá i vyjádření jedinou maticí typu 3x3 1 1 0 0 1 1 x ' = p a b x = C x y ' q c d y y kde matice C je regulární (det(c) je nenulový) 10

Skládání transformací a maticové násobení uvažujme rotaci R a translaci T,které jsou popsány pomocí matic R a T 1 1 0 0 1 1 x ' = 0 cos ρ sin ρ x = R x, y ' 0 sin ρ cos ρ y y složená transformace RοT X a X ' a X '' je dána maticovým vyjádřením R T 1 1 0 0 1 1 x ' = a 1 0 x = T x y ' b 0 1 y y 1 1 1 1 x '' = T x ' = T R x = ( T R) x y '' y ' y y Příklady neshodných transformací 11

Změna měřítka na osách (dilatace) tato transformace je dána středem a nenulovými faktory (násobky) původních jednotek případě, že střed je v počátku x ' = y ' = f x 1 f y 2 Stejnolehlost pokud f 1 = f 2, potom dostáváme stejnolehlost (dána středem a koeficientem) stejnolehlost patří mezi podobné transformace (podobnosti) zachovávají tvar a úhly (obecně NE délky) středová souměrnost je stejnolehlost s koeficientem -1 každou podobnost v rovině lze vyjádřit jako složení stejnolehlosti a shodnosti 12

Shear transformation (smýknutí) tato transformace je dána osou a úhlem odpovídající body leží na přímce rovnoběžné s osou, odpovídající přímky se protínají na ose shear transformation mění tvar, ale zachovává obsah použití např. tvorba kurzívy ze standardního písma Shear transformation analytický popis x ' = x + tanα y y ' = y 13

Teselace, mozaiky Regulární (pravidelné) a semiregulární teselace rovinná teselace, mozaika = úplné pokrytí části roviny dlaždicemi bez vzájemného překrývání jednotlivých dlaždic všechny dlaždice jsou navzájem shodné pravidelné n-úhelníky regulární teselace (pouze n=3,4,6) jako dlaždice bereme různé pravidelné n-úhelníky (se stejnou konfigurací u vrcholu!!!) semiregulární teselace 14

Obecná (iregulární) teselace obecně lze připustit dlaždice libovolného (ne nutně mnohoúhelníkového) tvaru Alhambra - mozaiky Alhambra je středověký komplex paláců a pevností maurských panovníků Granady jižní Španělsko Alhambra je proslulá svými mozaikami a ornamenty 15

Maurits Cornelis Escher Nizozemský umělec, známý svými kresbami a grafikami, ve kterých zobrazuje paradoxy perspektivního kreslení a různé druhy mozaik Silně ovlivněn maurskou ornamentální výzdobou v paláci Alhambra jeho hlavním záměrem bylo přenést přesná matematická pravidla do umění M. C. Escher (1898-1972) M. C. Escher 16

M. C. Escher M. C. Escher 17

M. C. Escher M. C. Escher 18

Teselace M.C. Eschera a shodné transformace pokrytí roviny lidskou postavou + triangulace roviny můžeme studovat shodnosti, vůči nimž se teselace nemění např. posunutí zobrazující bod A do bodu B, resp. C Teselace M.C. Eschera a shodné transformace můžeme studovat shodnosti, vůči nimž se teselace nemění dále např. otočení kolem D o 120, resp. 240 st. a samozřejmě všechna složená zobrazení 19

Návrhy složitějších dlaždic M.C. Eschera jednoduchý princip je založen např. na tzv. T-křivkách (reprodukují se v translaci) a S-křivkách (reprodukují se ve středové souměrnosti) Další složitější dlaždice M.C. Eschera 20