Kurver og flader i geometri, arkitektur og design 23. lektion

Relaterede dokumenter
Geometriske grundbegreber 8. lektion

STEEN MARKVORSEN DTU COMPUTE 2017

Om første og anden fundamentalform

STEEN MARKVORSEN DTU COMPUTE 2016

Minimalflader og flader med konstant middelkrumning

GEOMETRI-TØ, UGE 12. A σ (R) = A f σ (f(r))

D = 0. Hvis rører parablen x- aksen i et enkelt punkt, dvs. den tilhørende andengradsligning

Danske besvarelser af udvalgte opgaver.

Sidefagssupplering. Kapitel 1

Andengradsligninger i to og tre variable

Mat 1. 2-timersprøve den 13. maj 2017.

GEOMETRI-TØ, UGE 11. Opvarmningsopgave 2, [P] (i,ii,iv). Udregn første fundamentalform af følgende flader

Minilex Geom1 (Gak til myren og bliv viis)

Gradienter og tangentplaner

Funktioner af to variable

Højere Teknisk Eksamen maj Matematik A. Forberedelsesmateriale til 5 timers skriftlig prøve NY ORDNING. Undervisningsministeriet

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 10 opgaver over. , og et punkt er givet ved: P (2, 1).

Geometriske grundbegreber 1. lektion

Det teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Prøveopgave A

Bevægelsens Geometri

2.9. Dette er en god simpel projektion for områder nær Ækvator. Hvad er den inverse afbildning, f -1?

Vektorer i 3D. 1. Grundbegreber. 1. Koordinater. Enhedsvektorerne. Vektor OP. De ortogonale enhedsvektorer kaldes for: Hvis punkt p har koordinaterne:

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 10 opgaver over. 1, og et punkt er givet ved: (2, 1)

Vektorfelter langs kurver

8 Regulære flader i R 3

Prøveeksamen MR1 januar 2008

Mat 1. 2-timersprøve den 17. maj 2016.

Eksamen maj 2019, Matematik 1, DTU

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

Eksamen i Calculus. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. Hele rummet uden z aksen

Eksamen i Calculus. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. x 2 + y 2 1 Hele rummet uden z aksen

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 5.

Delmængder af Rummet

Eksamen i Calculus. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. x 2 + y 2 1 Hele rummet uden z aksen

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 3.

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Vektorfunktioner. (Parameterkurver) x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Efterår - 8. Januar 2016

Reeksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 17.

Ang. skriftlig matematik B på hf

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

Undervisningsbeskrivelse

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

VEKTORGEOMETRI del 2 Skæringer Projektioner Vinkler Afstande

ADGANGSKURSUS AALBORG UNIVERSITET. Formelsamling. Brush-up Flex

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet. 6.

Kortprojektioner L mm Analytisk beskrivelse af egenskaber ved kort Første fundamentalform og forvanskninger.

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 2017

Q (0, 1,0) MF(161): y a( x) y b( x) har løsningen: y e b( x) bx ( ) e dx e e dx e dx e. y e 8e. Delprøve uden hjælpemidler: kl

Matematik A August 2016 Delprøve 1

Matematik, Struktur og Form Splines. NURBS

Kortprojektioner L mm Længde og vinkelmåling på flader. Konforme og arealtro kort.

Temaopgave: Parameterkurver Form: 6 timer med vejledning Januar 2010

Danmarks Tekniske Universitet

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

Ting man gør med Vektorfunktioner

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe den første opgave af hvert emne over.

Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter. Grafisk bestemmelse y. giver grafen. Niveaukurver og retning u = ( 1

Reeksamen i Calculus

Mat 1. 2-timersprøve den 14. maj 2018.

Optimale konstruktioner - når naturen former. Opgaver. Opgaver og links, der knytter sig til artiklen om topologioptimering

Reeksamen i Calculus

Rumgeometri med TI-Nspire CAS 3.2: Kuglen, keglen og cylinderen

Vektorfunktioner Parameterfremstillinger Parameterkurver x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium

Matematik A. Højere teknisk eksamen. Gammel ordning. Forberedelsesmateriale. gl-htx191-mat/a

Eksamen i Calculus Mandag den 8. juni 2015

Ting man gør med Vektorfunktioner

Undervisningsbeskrivelse

Aalborg Universitet - Adgangskursus. Eksamensopgaver. Matematik B til A

Delmængder af Rummet

Analytisk geometri. Et simpelt eksempel på dette er en ret linje. Som bekendt kan en ret linje skrives på formen

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016

Undervisningsbeskrivelse

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

2. Funktioner af to variable

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale til de digitale eksamensopgaver med adgang til internettet

Oversigt [S] 9.6, 11.1, 11.2, App. H.1

MATEMATIK A-NIVEAU. Kapitel 1

Regneregler for differentiation (( f + g) = f + g

Peter Orthmann Nielsen og Jørgen Franck. Dansk Amatør Raket Klub

Matematik A STX 18. maj 2017 Vejledende løsning De første 6 opgaver løses uden hjælpemidler

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

Undervisningsbeskrivelse

Røde Blodlegemer - Optimering in Natura

GEOMETRI-TØ, UGE 3. og resultatet følger fra [P] Proposition 2.3.1, der siger, at

MATEMATIK A-NIVEAU-Net Forberedelsesmateriale

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

Opgave nr. 1. Find det fjerde Taylorpolynomium. (nul). Opgave nr Lad der være givet et sædvanligt retvinklet koordinatsystem

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 11

Bevægelse op ad skråplan med ultralydssonde.

Matematik A-niveau Delprøve 1

Matematik A, STX. Vejledende eksamensopgaver

Lidt om plane kurver og geometrisk kontinuitet

Matematik A-niveau 22. maj 2015 Delprøve 2. Løst af Anders Jørgensen og Saeid Jafari

Energioptag i buede solfangere

Reeksamen i Calculus

Differensligninger og populationsstørrelser

Transkript:

Kurver og flader i geometri, arkitektur og design 23. lektion Department of Mathematical Sciences Aalborg University Denmark 9.5.2011

Normal- og hovedkrumninger i et fladepunkt Normalkrumningen k = k n (a, b) i tangentretningen t = ar u + br v beregnes som k = ea2 + 2fab + gb 2 Ea 2 + 2Fab + Gb2. (1) Hvilke værdier kan k antage for varierende tangentretninger t? (1) ((ke e)a + (kf f)b) 2 + ((kg g)(ke e) (kf f) 2 )b 2 = 0 har løsning k (kg g)(ke e) (kf f) 2 0 k 2 eg+ge 2fF k + eg f 2 0 EG F 2 EG F 2 k 2 2Hk + K 0

Gauss - og middelkrumning Gauss: K = eg f 2 EG F 2 middel: H = eg + ge 2fF 2(EG F 2 ) k 2 2Hk + K Hovedkrumninger k 1, k 2 = største/mindste normalkrumning = rødder i polynomiet k 2 2Hk + K = 0 k 1 = H + H 2 K k 2 = H H 2 K Bemærk: H k k 2 k 1 K = k 1 k 2 H = k 1 + k 2 2 K H 2

Klassifikation af punkter Et punkt P på en flade S kaldes elliptisk hvis K(P)>0. k 1 (P), k 2 (P) har samme fortegn; alle normalsnit krummer i sammen retning af normalen; T P (S) ligger på én side af fladen tæt på S. hyperbolsk hvis K(P)<0. k 1 (P), k 2 (P) har forskelligt fortegn; der findes en (asymptotisk) retning med normalkrumning 0; T P (S) skærer fladen i en kurve tæt på S. parabolsk hvis K(P)=0 og ikke både k 1 (P) = k 2 (P) = 0. Normalkrumninger mellem 0 og en maksimal (eller minimal) hovedkrumning. Alle normalsnit (undtagen evt. en) på samme side af tangentplan T P (S). planpunkt hvis K(P) = k 1 (P) = k 2 (P)= 0. Alle normalkrumninger er 0. Fladen krummer næsten ikke i P.

Hovedretninger og Eulers formel Hovedretninger: t i = a i r u + b i r v, i=1,2. Løs en af ligningerne (k i E e)a i + (k i F f)b i = 0 (k i F f)a i + (k i G g)b i = 0 for de beregnede hovedkrumniger k 1, k 2 Der er en hel "linie" bestående af løsninger! En løsning [a i, b i ] indsættes i t i = a i r u + b i r v. Eulers formel: beregner alle normalkrumninger ud fra hovedkrumningerne k 1, k 2. Hovedretninger: t 1 t 2. For tangentvektor t θ med vinkel θ fra t 1 til t θ : k n (t θ ) = (cos θ) 2 k 1 + (sin θ) 2 k 2. t 2 θ t t 1

Grafen af en funktion specielt tilfælde 1 z = f(x, y) parameterfremstilling r(u, v) = [u, v, f(u, v)]. r u (u, v) = [1, 0, f u (u, v)], r v (u, v) = [0, 1, f v (u, v)], E(u, v) = 1 + (f u (u, v)) 2 ; F(u, v) = f u (u, v)f v (u, v); G(u, v) = 1 + (f v (u, v)) 2. Normalvektor ν(u, v) = [ f u(u,v), f v (u,v),1] 1+(fu (u,v)) 2 +(f v (u,v)) 2, r uu (u, v) = [0, 0, f uu (u, v)]; r uv (u, v) = [0, 0, f uv (u, v)]; r vv (u, v) = [0, 0, f vv (u, v)]; f e(u, v) = uu (u,v) 1+(fu (u,v)) 2 +(f v (u,v)) 2; f(u, v) = f uv(u,v) ; g(u, v) = f vv(u,v). Gausskrumning K(u, v) = (f uuf vv (f uv ) 2 )(u,v) (1+fu 2 +fv 2 ) 2 (u,v) ; Middelkrumning H(u, v) = ((1+f u 2 )f vv 2f u f v f uv +(1+fv 2 )f uu )(u,v). 2(1+f 2 u +f 2 v ) 3 2 (u,v)

Omdrejningsflader 1 Frembringerkurve rotationssymmetri Frembringerkurve med parameterfremstilling x(v) = [x(v), 0, z(v)], x(v) > 0 drejes om Z -aksen. Z meridian parallel Omdrejningsflade med parameterfremstilling r(u, v) = [x(v) cos u, x(v) sin u, z(v)] Parameterkurver: Parallelcirkler vandret Meridianer frembringer roteret Y X

Omdrejningsflader 2 Fundamentalformer og krumninger I. E(u, v) = x(v) 2, F(u, v) = 0, G(u, v) = x (v) 2 + z (v) 2. Meridian parallelcirkel xz II. e(u, v) = x (v) 2 +z (v) 2, f(u, v) = 0, g(u, v) = x (v)z (v) x (v)z (v). x (v) 2 +z (v) 2 f = F = 0 hovedkrumningsretninger = parameterkurvernes tangentretninger. {k 1, k 2 } = { e E, g z G } = { x x 2 +z 2, x z x z } x 2 +z 23 K = eg EG, H = eg+ge 2EG. Hvis frembringerkurven er parametriseret ved buelængde: x x K =, {k 1, k 2 } = { z z }. Fortegnet for x afgør om punktet er hyperbolsk, elliptisk, parabolsk. x, x

Retlinede flader (ruled surfaces) specielt tilfælde 3 sammensat af rette linier, kan alligevel være krumme. Parameterfremstilling: r(u, v) = p(u) + vq(u), u, v R p(u): centralkurve q(u): retningsvektor for linie gennem P u med OP u = p(u). Eksempler: Kegleflade Cylinderflade Tangentflade (til kurve) Hyperbolsk paraboloide p(u) konstant q(u) konstant q(u) = p (u) p(u) = [u, 0, 0], q(u) = [0, 1, cu] Gausskrumning K(P) 0 i alle punkter P. Hvorfor? Langs linie gennem P er normalkrumningen 0. Eulers formel: k 1, k 2 kan ikke have samme fortegn: K = k 1 k 2 0. Udfoldelige flader: K =0, kan bukkes ud af plane områder.