Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
85
Добавлен:
25.05.2015
Размер:
878.59 Кб
Скачать

Составим матрицу

Так как матрица симметрическая, то существует ортогональное преобразование (поворот), приводящее главную часть к главным осям, так что преобразованное уравнение имеет вид

Хотя бы один из коэффициентов при квадратах отличен от нуля, иначе матрица A была бы нулевой. Рассмотрим три случая.

1. Все собственные числа отличны от нуля.

1x2 2 y2 3 z2 2b1x 2b2 y 2b3 z c 0

Выделим полные квадраты

 

(x

b1

)2

 

( y

b2

)2

(z

b3

)2 c 0

 

 

 

 

 

 

1

1

 

2

 

 

2

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выполним параллельный перенос

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 (x )

2

2 ( y )

2

3 (z )

2

c 0

y

y

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

b3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1. Все собственные числа отличны от нуля.

x2

 

y2 z2 c 0

1

 

 

 

2

3

 

3

 

одинаковы и с=0,

1.1. Если знаки1 2

 

 

 

 

 

,

 

,

 

 

 

 

 

 

преобразуем уравнение

 

 

 

 

x2

 

 

 

y2

 

 

z2

0

1

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Получим каноническое уравнение точки (вырожденный эллипсоид)

x2

 

y2

 

z2

0

a2

b2

c2

 

 

 

1. Все собственные числа отличны от нуля.

 

 

x2

y2

z2 c 0

 

 

1

2

 

2

 

 

 

3

 

и с одинаковы, то

1.2. Если знаки1

,

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

действительных решений нет, преобразуем

уравнение x2

 

 

y

2

 

 

 

 

 

z2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

Получим каноническое уравнение мнимого

эллипсоида

 

 

 

 

x2

 

 

 

y2

 

z2

 

1

 

 

 

 

 

a2

 

b2

c2

 

1. Все собственные числа отличны от нуля.

 

 

x2

 

y2

z2 c 0

 

 

1

2

 

 

2

 

 

3

 

 

, с одной стороны, и

1.3. Если знаки1

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с различны, то действительных решений нет,

преобразуем уравнение

z2

 

 

x2

 

 

 

 

 

y2

 

 

1

 

с

 

 

 

с

 

 

 

 

с

 

 

1

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим каноническое уравнение

действительного2эллипсоида2 2

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

y

 

 

z

 

1

 

 

 

 

 

 

a2

b2

c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эллипсоид

Каноническое уравнение трехосного эллипсоида имеет

вид

 

x2

 

y2

 

z2

 

 

 

a2

b2

c2 1

c

 

 

 

 

 

 

 

 

a,

b,

c

 

полуоси

 

 

 

 

 

 

 

эллипсоида.

 

Центр этого эллипсоида находится

a

b

 

 

 

в начале координат.

 

 

Признаки уравнения эллипсоида:

1.Наличие квадратов всех трех переменных

2.Одинаковые знаки при квадратах переменных

1. Все собственные числа отличны от нуля.

 

x2

 

 

y2 z2

c 0

 

,

1

2

 

 

 

3

 

 

 

,

0

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Знаки 1 2

 

3

 

 

 

 

 

различны, пусть1

2знаки

отличаются от3

 

знака

 

 

 

и с =0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

преобразуем уравнение2 2

 

z

2

 

 

 

 

x

 

y

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

1

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим каноническое уравнение конуса

x2

 

y2

 

z2

0

a2

b2

c2

 

 

 

Конусы 2-го порядка

Каноническое уравнение конуса

x2

 

y2

 

z2

0

a2

b2

c2

 

 

 

Ось симметрии конуса : перед квадратом какой

переменной в левой части уравнения знак минус, та ось

системы координат и будет являться осью симметрии. Для

данного уравнения – это ось OZ.

 

 

Признаки уравнения конуса:

1.Наличие квадратов всех трех переменных

2.Разные знаки при квадратах переменных

3.Свободный член в правой части уравнения равен нулю.

Конусы с разными осями симметрии

Ось симметрии конуса определяется по уравнению

Конус с осью симметрии OY

Конус с осью симметрии OX

 

x2

 

y2

 

z2

0

 

x2

 

y2

 

z2

0

 

 

 

 

a2

b2

c2

 

a2

b2

c2

1. Все собственные числа отличны от нуля.

 

x2

 

2

y2

z2

c 0

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

,

0

,

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Знаки 1 2

 

3

3

 

 

различны, пусть1

2знаки

 

 

 

 

 

 

с 0

и

,

отличаются от знака

 

 

преобразуем уравнение

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

y2

 

 

z2

 

1

 

 

 

с

 

с

 

 

с

 

 

 

 

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим каноническое уравнение гиперболоида

x2

 

y2

 

z2

1

a2

b2

c2