Differential Geometry Homework (22 вариант. ДЗ1. ФН.)

PDF-файл Differential Geometry Homework (22 вариант. ДЗ1. ФН.) Дифференциальная геометрия (36803): Домашнее задание - 4 семестрDifferential Geometry Homework (22 вариант. ДЗ1. ФН.) - PDF (36803) - СтудИзба2019-04-02СтудИзба

Описание файла

Файл "Differential Geometry Homework" внутри архива находится в папке "Differential Geometry Homework". PDF-файл из архива "22 вариант. ДЗ1. ФН.", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "дифференциальная геометрия" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

Äîìàøíåå çàäàíèå 1Êðèâûå è ïîâåðõíîñòè â ïðîñòðàíñòâåÑòóäåíò:Ãðóïïà:Âàðèàíò:Ïðåïîäàâàòåëü:1234567~r = {5u cos v, 4u sin v, u2 };γ : u = v; P1 (0, 0, 0), P2 (−5π, 0, π 2 ). äåêàðòîâûõ êîîðäèíàòàõ:x = 5u cos v;y = 4u sin v;z = u2 .x2y2+= 2z.25/28Ýëëèïòè÷åñêèé ïàðàáîëîèä.1.

Íàéòè îñîáûå òî÷êè ïàðàìåòðèçîâàííîé ïîâåðõíîñòè S : ~r = ~r(u, v), u, v ∈ R.Ñîñòàâèòü óðàâíåíèå êàñàòåëüíîé ïëîñêîñòè ê ïîâåðõíîñòè â òî÷êàõ P1 , P2 .Íàéä¼ì îñîáûå òî÷êè ñ ïîìîùüþ ìàòðèöû ßêîáè. Íàéä¼ì ~ru , ~rv .~ru=~rv=∂~r∂u∂~r∂vJ=={5 cos v, 4 sin v, 2u};={−5u sin v, 4u cos v, 0}.5 cos v−5u sin v4 sin v4u cos v12u0T.Òàê êàê sin v è cos v íå ìîãóò îäíîâðìåííî îáðàòèòüñÿ â íîëü, òî ýëåìåíòû âòîðîé ñòðîêè òðàíñïîíèðîâàííîé ìàòðèöû ßêîáè îáðàòÿòñÿ â íîëüòîëüêî ïðè íóëåâûõ çíà÷åíèÿõ u. Çíà÷èò ðàíã ìàòðèöû ßêîáè áóäåò ðàâåíäâóì ïðè u 6= 0. Òîãäà îñîáûå òî÷êè: (0, v), ∀v ∈ R.Îáëàñòü îïðåäåëåíèÿ: D = {u, v|u > 0, v ∈ (0, 2π)}. S = ϕ(D).Íàéä¼ì çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ u è v , ñîîòâåòñòâóþùèå òî÷êàì P1 è P2 :0 = 5u1 cos v1 ;0 = 2u1 sin v1 ;0 = u21 .(u1 = 0;v1 = 0.Òàê êàê u = 0, òî òî÷êà P1 îñîáàÿ.−5π = 5u2 cos v2 ;−0 = 4u2 sin v2 ; 2π = u22 .(u2 = π;v2 = π.(u3 = −π;v3 = 0.Ïàðà (u3 , v3 ) íå ðàññìàòðèâàåòñÿ, òàê îíà íå ëåæèò â îáëàñòè îïðåäåëåíèÿ ïîâåðõíîñòè.

Óðàâíåíèå êàñàòåëüíîé ïëîñêîñòè ê ãëàäêîé ïîâåðõíîñòèS : ~r = ~r(u, v) â òî÷êå P (u0 , v0 ) èìååò âèä:~r = ~r(u0 , v0 ) + u~ru (u0 , v0 ) + v~rv (u0 , v0 ),u, v ∈ R.Ïîäñòàâèâ â ýòî óðàâíåíèå âìåñòî u0 , v0 ïàðó u2 , v2 , ïîëó÷èì óðàâíåíèåêàñàòåëüíîé ïëîñêîñòè â òî÷êå P2 :~r = −5π − 5u, −4πv, π 2 + 2πu .2. Èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü âèäà ïîâåðõíîñòè îò îáëàñòè èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ (u, v). Ñîñòàâèòü óðàâíåíèÿ êîîðäèíàòíûõ ëèíèé. Ïîñòðîèòü ïîâåðõíîñòü è êîîðäèíàòíóþ ñåòü íà íåé (ñ èñïîëüçîâàíèåì ñèñòåìû êîìïüþòåðíîé àëãåáðû Mathematica).Óðàâíåíèÿ êîîðäèíàòíûõ ëèíèé:1. Ïåðâîå ñåìåéñòâî ~r = {5u0 cos v, 4u0 sin v, u20 }, u0 = const, v ∈ (0, 2π) Ýëëèïñû áåç òî÷êè.2. Âòîðîå ñåìåéñòâî ~r = {5u cos v0 , 4u sin v0 , u2 }, v0 = const, u > 0 Âåòâèïàðàáîë.2u ∈ [0, 2], v ∈ [0, 2π] :u ∈ [1, 3], v ∈ [0, 2π] :3u ∈ [0, 3], v ∈ [0, 2π] :π 11π]:u ∈ [0, 3], v ∈ [ ,2 643. Âû÷èñëèòü ïåðâóþ êâàäðàòè÷íóþ ôîðìó ïîâåðõíîñòè.

Âû÷èñëèòüóãîë ìåæäó êðèâûìè u = v 2 è u = v â òî÷êå èõ ïåðåñå÷åíèÿ.Äëÿ ñîñòàâëåíèÿ ïåðâîé êâàäðàòè÷íîé ôîðìû âû÷èñëèì:E = (~ru , ~ru ) = 25 cos2 v + 16 sin2 v + 4u2 ;F = (~ru , ~rv ) = −9u cos v sin v;G = (~rv , ~rv ) = 25u2 sin2 v + 16u2 cos2 v.Ïåðâàÿ êâàäðàòè÷íàÿ ôîðìà:I = Edu2 + 2F dudv + Gdv 2 == (25 cos2 v+16 sin2 v+4u2 )du2 −18u cos v sin v dudv+(25u2 sin2 v+16u2 cos2 )dv 2 .Ìàòðèöà ïåðâîé êâàäðàòè÷íîé ôîðìû: E F25 cos2 v + 16 sin2 v + 4u2G==F G−9u cos v sin v−9u cos v sin v.25u2 sin2 v + 16u2 cos2 vÊðèâûå γ1 : u = v 2 è γ2 : u = v ïàðàìåòðèçóåì ñëåäóþùèì îáðàçîì:(u = t2 ;γ1 :v = t.(u = t;γ2 :v = t.

2tξ1 = γ̇1 =.1 1ξ2 = γ̇2 =.1Òî÷êàìè ïåðåñå÷åíèÿ êðèâûõ γ1 è γ2 áóäóò òî÷êè t = 0 è t = 1. Íî òàêêàê ïðè t = 0 ïîëó÷èì u = 0, òî áåð¼ì t = 1. Êîñèíóñ óãëà ìåæäó êðèâûìèíà ïîâåðõíîñòè âû÷èñëèì ïî ôîðìóëå:cos (\γ1 , γ2 )=cos (\γ1 , γ2 )t=1=(\γ1 , γ2 )≈t=1ξ1T Gξ2p.ξ1T Gξ1 ξ2T Gξ2139 + 9 cos 2 − 27 sin 2p.2 3/2 (79 + 9 cos 2 − 12 sin 2) (45 − 9 sin 2)p21.78◦ .54. Âû÷èñëèòü âòîðóþ êâàäðàòè÷íóþ ôîðìó ïîâåðõíîñòè.

Îïðåäåëèòüòèïû òî÷åê ïîâåðõíîñòè.Äëÿ ñîñòàâëåíèÿ âòîðîé êâàäðàòè÷íîé ôîðìû âû÷èñëèì:8u2 cos v− √400u2 +82u4 −18u4 cos 2v~ru × ~rv10u2 sin v√−~n ==2 +82u4 −18u4 cos 2v  .400uk~ru × ~rv k2220u cos v+20u sin v√~ruu=~rvv=~ruv=∂ 2~r∂u2∂ 2~r∂v 2∂ 2~r∂u∂vL = (~ruu , ~n) = √400u2 +82u4 −18u4 cos 2v={0, 0, 2};={−5 sin v, 4 cos v, 0};={−5u cos v, −4u sin v, 0}.400u240u;+ 82u4 − 18u4 cos 2vM = (~ruv , ~n) = 0;N = (~rvv , ~n) = √40u3.400u2 + 82u4 − 18u4 cos 2vÂòîðàÿ êâàäðàòè÷íàÿ ôîðìà:II = Ldu2 + 2M dudv + N dv 2 ==√40u40u3du2 + √dv 2 .400u2 + 82u4 − 18u4 cos 2v400u2 + 82u4 − 18u4 cos 2vÌàòðèöà âòîðîé êâàäðàòè÷íîé ôîðìû:40L M1B=·=√M F0400u2 + 82u4 − 18u4 cos 2v0.u2Òàê êàê √400u2 +82u40> 0, ∀u ∈ R, òî ñëåäîâàòåëüíî det B > 0, ∀u > 0, ∀v ∈ (0, 2π).4 −18u4 cos 2vÀ çíà÷èò âñå òî÷êè ïîâåðõíîñòè ýëëèïòè÷åñêèå.65.

Íàéòè ãëàâíûå íàïðàâëåíèÿ è ãëàâíûå êðèâèçíû â òî÷êàõ P1 è P2 .Âû÷èñëèòü ñðåäíþþ è ãàóññîâó êðèâèçíó ïîâåðõíîñòè â ýòèõ òî÷êàõ.P1 îñîáàÿ òî÷êà. P2 (−5π, 0, π 2 ), u = π, v = π.GBdet |B − kG|=P225 + 4π 20√=40400+64π 2= (√P2;!0;2√ 40π400+64π 20P2016π 24040π 2− k(25 + 4π 2 ))( √− k(16π 2 )).400 + 64π 2400 + 64π 2Ãëàâíûå êðèâèçíû â òî÷êå P2 :k1 =105√, k2 = √.(25 + 4π 2 ) 25 + 4π 28 25 + 4π 2B − kG=00=)√− 85(9+4π25+4π 20P2 ,k1P2 ,k2;210π (9+4π )√(25+4π 2 ) 25+4π 22B − kG!0200!.Ãëàâíûå íàïðàâëåíèÿ â òî÷êå P2 :B − kGP2 ,k1ξ1 = 0̄ ⇔00!02210π (9+4π )√(25+4π 2 ) 25+4π 22B − kGP2 ,k2 ξ2 = 0̄ ⇔)√− 85(9+4π25+4π 2000!ξ11ξ12ξ21ξ22==Ãàóññîâà è ñðåäíÿÿ êðèâèçíû â òî÷êå P2 :K=H=k1 k2k1 + k22=254(25+4π 2 )2 ;=5(41+4π 2 )√.16(25+4π 2 ) 25+4π 270000⇒ ξ1 =⇒ ξ2 =1001;.6. Ñîñòàâèòü óðàâíåíèÿ ëèíèé êðèâèçíû, àñèìïòîòè÷åñêèõ ëèíèé è ãåîäåçè÷åñêèõ äëÿ ðàññìàòðèâàåìîé ïîâåðõíîñòè.

Ïðèâåñòè ïðèìåðû ðåøåíèÿýòèõ óðàâíåíèé.Óðàâíåíèÿ àñèìïòîòè÷åñêèõ ëèíèé:Lu̇2 + 2M u̇v̇ + N v̇ 2 = 0, ãäåu̇ è v̇ ýòî(ïðîèçâîäíûå ïî t ñîîòâåòñòâóþùèõ ôóíêöèé àñèìïòîòè÷åñêèõu = u(t), à L, M, N ýòî ñîîòâåòñòâóþùèå êîýôôèöèåíòûëèíèé γ :v = v(t)âòîðîé êâàäðàòè÷íîé ôîðìû.Òàê êàê âñå òî÷êè ýëëèïòè÷åñêèå, òî àñèìïòîòè÷åñêèõ ëèíèé íåòó.7. Âû÷èñëèòü êðèâèçíó êðèâîé γ : u = v â òî÷êàõ P1 è P2 .  îäíîé èçòî÷åê ïîñòðîèòü ðåïåð Ôðåíå.~r = {5t cos t, 4t sin t, t2 };~r˙ = {5 cos t − 5t sin t, 4 sin t + 4t cos t, 2t};~r¨ = {−5t cos t − 10 sin t, 8 cos t − 4t sin t, 2}.Êðèâèçíà:k=k P1=k P2=k~r˙ × ~r¨k;k~r˙ k3√2 1725 ;q22 85+ 466π+25π 45.5(5+4π 2 )3/2Íàéäåì ðåïåð Ôðåíå â òî÷êå P1 = (0, 0, 0) : t = 0:Åäèíè÷íûé êàñàòåëüíûé âåêòîð:Âåêòîð áèíîðìàëè:Âåêòîð ãëàâíîé íîðìàëè:~τ P1~r˙ =k~r˙ k ~r˙ × ~r¨ β~ P1 =k~r˙ × ~r¨k P1~~ν P = β × ~τ P1{1, 0, 0} ;=P11==140, − √ , √;1717410, √ , √.1717~.Ïîðÿäîê â ðåïåðå Ôðåíå: ~τ , ~ν , βÂñå âû÷èñëåíèÿ ïðîèçâåäåíû â ñèñòåìå êîìïüþòåðíîé àëãåáðû Wolfram Mathematica.8.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5224
Авторов
на СтудИзбе
426
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее