Najděte vektorovou funkci, r (t), která představuje křivku průsečíku obou povrchů. Válec x ^ 2 + y ^ 2 = 81 a povrch z = xy?

Najděte vektorovou funkci, r (t), která představuje křivku průsečíku obou povrchů. Válec x ^ 2 + y ^ 2 = 81 a povrch z = xy?
Anonim

Odpovědět:

Křivka průsečíku může být parametrizována jako # (z, r) = ((81/2) sin2 heta, 9) #.

Vysvětlení:

Nejsem si jistý, co máte na mysli vektorovou funkcí. Ale chápu, že se snažíte reprezentovat křivku průniku mezi oběma povrchy v dotazu.

Protože válec je symetrický kolem # z # může být snazší vyjádřit křivku ve válcových souřadnicích.

Změna na válcové souřadnice:

#x = r cos t

#y = r sin t

#z = z #.

# r # je vzdálenost od # z # osa a # # # je úhel proti směru hodinových ručiček od #X# osa v # x, y # letadlo.

Poté se stane první povrch

# x ^ 2 + y ^ 2 = 81 #

# r ^ 2cos ^ 2 theta + r ^ 2sin ^ 2

# r ^ 2 = 81 #

# r = 9 #, kvůli Pythagorean trigonometrické identitě.

Druhý povrch se stává

#z = xy #

#z = rcos heta rsin t

# z = r ^ 2sin heta # #.

Z rovnice prvního povrchu jsme se dověděli, že křižující se křivka musí být v kvadratické vzdálenosti # r ^ 2 = 81 # od prvního povrchu, který to dává

#z = 81 sin heta cos, #z = (81/2) sin2 t, křivka parametrizovaná # # #. Posledním krokem je goniometrická identita a provádí se jen z osobních preferencí.

Z tohoto výrazu vidíme, že křivka je skutečně křivka, protože má jeden stupeň volnosti.

Celkově můžeme křivku napsat jako

# (z, r) = ((81/2) sin2 heta, 9) #, což je vektorová funkce jedné proměnné # # #.

Odpovědět:

Viz. níže.

Vysvětlení:

Vzhledem k průsečíku

# C_1 -> {(x ^ 2 + y ^ 2 = r ^ 2), (z v RR):} #

s

# C_2-> z = x y #

nebo # C_1 nn C_2 #

my máme

# {(x ^ 2 + y ^ 2 = r ^ 2), (x ^ 2y ^ 2 = z ^ 2):} #

nyní řeší # x ^ 2, y ^ 2 # získáme parametrické křivky

# {(x ^ 2 = 1/2 (r ^ 2-sqrt (r ^ 2-4 z ^ 2))), (y ^ 2 = 1/2 (r ^ 2 + sqrt (r ^ 2-4 z ^ 2))):} # nebo

# {(x = pm sqrt (1/2 (r ^ 2-sqrt (r ^ 2-4 z ^ 2)))), (y = pm sqrt (1/2 (r ^ 2 + sqrt (r ^ 2 -4 z ^ 2)))):} #

které jsou skutečné

# r ^ 2-4 z ^ 2 ge 0 rArr z lepm (r / 2) ^ 2 #

Připojen graf zobrazující křivku průsečíku červeně (jeden list).