83
(Rectangular Coordinates System in Space) การบอกตาแหน่งของจุดในปริภูมิสามมิติต้องมีกรอบอ้างอิงทีแน่นอน ซึ่งเราจะใช้กรอบที่อ้างอิงเป็นเส้นตรงสามเส้นซึ้งตัดและตั้งฉากซึ่ง กันและกันที่จุด O ซึ่งเราเรียกจุดนี้ว่า จุดกาเนิด และเรียกเส้นตรงสามเส้น นั้นว่า แกน X แกน Y และแกน Z ซึ่งเป็นแกนพิกัดฉาก แกนพิกัดฉาก แต่ละคู่ประกอบกันเป็นระนาบเรียกว่าระนาบพิกัดฉาก ระนาบ XY คือ ระนาบที่ผ่านแกน X และ แกน Y ระนาบ YZ คือ ระนาบที่ผ่านแกน Y และ แกน Z ระนาบ XZ คือ ระนาบที่ผ่านแกน X และ แกน Z 4.1 ระบบพิกัดฉากในปริภูมิสามมิติ

ไทย 3d analytic geo.pdf

  • Upload
    -

  • View
    94

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • (Rectangular Coordinates System in Space) O X Y Z XY X Y YZ Y Z XZ X Z

    4.1

  • 8 (octant) X X Y Z

  • P P

  • YZ X X (X-coordinate) P Y Z XZ XY P P (ordered triple) (X,Y,Z) (cartesian or rectangular coordinates) P (3,2,4) , (4,-2,-5) (-2,5,3)

  • (3,2,4)

    x

    y

    z

    x

    y

    z

    (-2,5,3)

    x

    y

    z

    (4,-2,5)

  • 2 (right-handed coordinate systems) X Y Z

  • 4.1.1

    1 1 1 1, ,P x y z 2 2 2 2, ,P x y z

    2 2 2

    1 2 2 1 2 1 2 1PP x x y y z z

    3,4, 1P 2,5, 4Q

    2 2 2

    2 3 5 4 4 1PQ

    25 1 9

    35

  • 1 1 1 1, ,P x y z

    2 2 2 2, ,P x y z1 2 1 2 1 2, y , z

    2 2 2

    x x y y z zx

  • 4.2 (Vector in three dimensional Space) 4.2.1

    PQ

    P Q P Q

    PQ PQ PQ

    P

    OP

    P

  • = 1, 2, 3 1, 2 3 (component)

  • = 1, 2, 3 (directed line segment)

    , , + 1, + 2, + 3

  • = 0,0,0

    (magnitude) = 1, 2, 3

    = 12 + 2

    2 + 32

    = 1, 2, 3 , , , 0 , (direction angles) , cos cos (direction cosines)

  • , ,

    (4.2.1) =

    1

    , cos =

    2

    , cos =

    3

  • cos,cos,cos

    (direction numbers)

    (4.2.1) cos = 1,

    cos = 2 cos = 3 1, 2, 3

  • cos, cos, cos 1, 2, 3

    cos2 + cos2 + cos2 =1

    2

    2+

    22

    2+

    32

    2

    =1

    2:22:3

    2

    2

    =1

    2:22:3

    2

    12:2

    2:32

    2

    = 1

    cos2 + cos2 + cos2 = 1

  • = 3,2, 6

    cos =1

    =

    3

    32:22: ;6 2

    =3

    9:4:36

    =3

    7

    cos =2

    =

    2

    7

    cos =3

    =

    ;6

    7

    1, 2, 3 = 3,2, 6

  • = 1, 2, 1

    = (1)2+( 2)2+ 1 2 = 4 = 2

    cos =1

    =

    ;1

    2 =

    2

    3

    cos =2

    =

    2

    2 =

    4

    cos =3

    =

    1

    2 =

    3

    =2

    3, =

    4 =

    3

  • 4.2.2 = 1, 2, 3 ,

    = 1, 2, 3 (1) = 1 = 1, 2 = 2 3 = 3 (2) + = 1 + 1, 2 + 2, 3 + 3 (3) = 1, 2, 3

    = +

  • = 4,7, 2 , = 8,5,4 3 4

    3 4 = 3 4,7, 2 + 4 8,5,4

    = 12,21, 6 + 32,20,16= 44,41,10

    1 1, 1, 1 2 2, 2, 2 12

    (4.2.2)

    12 = 2 1, 2 1, 2 1

  • 1,3,5 , 2,1,4 1. 2. 3. 1. = (2 1,1 3,4 5) = 1,4,1

    2. = (1)2+(4)2+ 1 2 = 18 , , X Y Z cos = 1

    18, cos =

    ;4

    18, cos =

    1

    18

    3. 1,4,1

  • , , , 1. + = + 2. + + = + + 3. + 0 = 4. + = 0

    5. = =

    6. + = + 7. + = + 8. 1 = 9. 0 = 0

  • 4.2.3

    0

    =

    1

    = 1

  • 3,1, 2 2,5,4

    = = 2,5,4 3,1, 2 = (1,6,6)

    = (1)2+(6)2+ 6 2 = 73

    =

    (;1,;6,6)

    73=

    ;1

    73,

    ;6

    73,

    6

    73

  • (three basic unit vectors)

    = 1,0,0 , = 0,1,0 , = 0,0,1

    (basis)

    = 1, 2, 3 = 1, 2, 3 = 1, 0,0 + 0, 2, 0 + 0,0, 3 = 1 1,0,0 + 2 0,1,0 + 3 0,0,1 = 1

    + 2 + 3

  • (4.2.2) 12 12 = 2 1, 2 1, 2 1 = 2 1

    + 2 1 +

    2 1 (4.2.3)

  • 2,1,5 = 2 + + 5 3,4,6 = 3 4 6 8,0, 5 = 8 5

  • 4,9,1 2,6,3 1. 2. , , 3. 6,3, 2 = 5

    1.

  • 2. = 2 4 + 6 9 + 3 1 = 6 3 + 2

    3.

    =

    = 5(;6 ;3 :2

    7)

    = (;30 ;15 :10

    7)

    = (;30

    7,;15

    7,10

    7)

  • = (6,3,2) = (2, 2, 2)

    2 6 =;30

    7; 2 =

    ;30

    7+ 6 =

    12

    7

    2 3 =;15

    7; 2 =

    ;15

    7+ 3 =

    6

    4

    2 + 2 =10

    7; 2 =

    10

    7 2 =

    ;4

    7

    = (12

    7,6

    4,;4

    7)

  • 4.2.4 (dot products) = 1, 2, 3

    = 1, 2, 3

    = 11 + 22 + 33

  • , 1. = 2. + = +

    3. = =

    4. = 2

    0 = 0 = 0 5. 0 , 0 = cos 0

    =

    2

    = 0

  • = 1,2,3 , = 3,4,2 = 3,6,3 = 0 = 1,2,3 3,4,2 = 3 8 + 6 = 5 = 1,2,3 3,6,3 = 3 12 + 9 = 0 = 3,4,2 3,6,3 = 9 + 24 + 6 = 21

  • 4.2.5 (cross products) = 1, 2, 3

    = 1, 2, 3

    =

    1 2 31 2 3

    1 2 31 2 3

    =2 32 3

    1 31 3

    +1 21 2

    = 23 32 + 31 13

    + 12 21

    = 23 32, 31 13, 12 21

  • ,

    1. =

    2. + = +

    3. = = 4. = 0 = = 5. = 0 = 0

  • 6. = sin 0 7. =

  • = 1,2, 1 = 3,1,2 1. 2.

    1. =

    1 2 13 1 2

    = 4 + 1 2 3 + (1 + 6) = 5 + + 7 1. = = 5 7

  • 2. = 25 + 1 + 49 = 5 3

    =

    1

    3 +

    1

    5 3 +

    1

    5 3

  • 2,1, 1 , 3,0,1 1,3, 2

    = = 1,1,2 = = 1,2, 1

  • =

    1 1 21 2 1

    = 1 22 1

    1 2

    1 1 +

    1 11 2

    = 1 4 1 + 2 + 2 1 = 3 +

    =1

    2

    =1

    2

    =;3 2: ;1 2:12

    2

    =11

    2

  • 4.2.6

    , , = 1, 2, 3 ,

    = 1, 2, 3 = 1, 2, 3

    =1 2 31 2 31 2 3

    | | ,

  • = = = |cos| = | | = | |

  • = 2 3 , = + = 3 ,

  • 4.3 (Line)

    1 1 0

    1 1

    1

  • 1 1, 1, 1 , , , , 1

    1 =

    1

    = , , 1, 1, 1 = , , (4.3.1) , , = 1, 1, 1 + , ,

    (4.3.1) (4.3.1) (4.3.2) = 1 + , = 1 + , = 1 +

    (parametric equation) (4.3.2) , ,

  • = 1

    , =

    1

    , = 1

    (4.3.3) 1

    =

    1

    = 1

    (4.3.3) (symmetric equations) 1 1, 1, 1 = , , , , , , = 0 (4.3.3)

    = 1,;1

    ,;1

  • , , = = 0 = 1, = 1 = 1 + = 1 = 1

  • 1 2,1,1

    = 2,3,4

  • 3,2, 1 4,4,6 1. 2. 3.

    (1) , , = = 4,4,6 3,2, 1 = 1,2,7 3,2, 1 4,4,6 = + , , = 3,2, 1 + 1,2,7

  • = 3 + , = 2 + 2, = 1 + 7

    ;3

    1=

    ;2

    2=

    :1

    7

    (2) 0 1 = 3 + , = 2 + 2, = 1 + 7 = 2 = 5, = 6, = 13 = 1 = 2, = 0, = 8 (3)

    ;3

    1=

    ;2

    2=

    :1

    7

  • 1. = 0 ;3

    1=

    ;2

    2=

    0:1

    7

    = 3 +1

    7=

    22

    7 = 2 +

    2

    7=

    16

    7

    2. = 0 0;3

    1=

    ;2

    2=

    :1

    7

    = 4, = 22

    3. = 0 ;3

    1=

    0;2

    2=

    :1

    7

    = 2, = 8

  • = 3 + , = 2 + 2, = 1 + 7 = 3 + , = 2 + 2, = 1 + 7 3,2, 1 4,4,6 = 4 + , = 4 + 2, = 6 + 7

    ;4

    1=

    ;4

    2=

    ;6

    7

    1,2,7 , 2, 7 1,2,7 = = 3,2, 1 4,4,6 = 1,2,7

  • ;1

    1=

    ;2

    2=

    ;4

    3

    ;2

    2=

    ;4

    ;4=

    ;7

    ;6

  • 4.4 (Planes) 1

    0 1 1

    (normal vector)

  • 1 1, 1, 1 = + + , , 1

    1 = 0 , , 1, 1, 1 = 0 (4.4.1)

    1 + 1 + 1 = 0

    (4.4.1) 1 1, 1, 1 (4.4.2) = 1 + 1 + 1

    + + + = 0

  • , , (4.4.2) 1 2,1,3 = 2,3,4

  • 0 1,2,3 , 1 2,1,1 2 0,1,2 , , 0, 1, 2 01 02 01 02 01 02 01 02 = 01 02 = 01 02 = 1,3,2 1,1,1

    =

    1 3 21 1 1

    = + 3 4

  • 0 1,2,3 = 1,3, 4 1 + 3 2 4 3 = 0 + 3 4 = 7

  • 2,1,3

    =;3

    ;5=

    ;1

    6=

    :2

    ;2

  • 2 3 3 3 3

    x y

    ( , )x y

    ,x y z

    ( , , )x y z

    4.5

  • G,H,I,J

    2 2 2 2

    0 0 0( ) ( ) ( )x x y y z z r 2 2 2 2

    0 0 0( ) ( ) ( )x x y y z z r

    0 0 0( , , )x y z

    r

    2 2 2 0x y z Gx Hy Iz J

  • 3

    ( * )

    X

    Y

    Z

    ax by cz d

    , , ,a b c d

    ( * )

    , , ,a b c d

    0y z ,0,0d

    a

    0x z

    0x y

    0, ,0d

    b

    0,0,d

    c

  • 2 2z x y

    X

    Y

    Z

    0y z

    0x z

    0x y

    (0,0,2)

    ( 2,0,0)

    (0, 1,0)

    z

    y

    x

  • 3

    1x y

    2 3

    (0,1)

    (1,0) 0

    z

    x

    y x

    y

    (1,0,0)

    (0,1,0)

  • 3

    1x y

    2 3

    X=2

    2 0

    z

    x

    y x

    y

    (2,0,0)

  • 3

    3

    2 2 2

    2 2 2

    2 2 2

    x y a

    x z a

    y z a

    a

  • 3

    2 2 1x z

    2 3

  • 3

    2y x

    2 3

  • (The ellipsoid)

    2 2 2

    2 2 21

    x y z

    a b c

    2 2 2 0Ax By Cz Dxy Exz Fyz Gx Hy Iz J

  • xy

    yz2 2

    2 21, 0

    y zx

    b c

    2 2

    2 21, 0

    x yz

    a b

  • xz2 2

    2 21, 0

    x zy

    a c

  • 2 2 2

    2 2 21

    x y z

    a b c

    xy2 2

    2 21, 0

    x yz

    a b

  • yz

    xz2 2

    2 21, 0

    x zy

    a c

    2 2

    2 21, 0

    y zx

    b c

  • 2 2 24 25 100x y z

    2 2 2

    125 100 4

    x y z

    , 0yz x

    , 0xy z

    , 0xz y

    2 2

    1100 4

    y z

    2 2

    125 100

    x y

    2 2

    125 4

    x z

  • 2 2

    2 2, 0

    x y zc

    a b c

    , 0z k k

    , 0xy z 2 2

    2 20

    x y

    a b

    2 2

    2 2, 0

    x y kk c

    a b c

  • , 0yz x

    , 0xz y

    2

    2

    y z

    b c

    2

    2

    x z

    a c

  • , 0yz x

    , 0xz y

    , 0xy z

    2

    19

    yz

    2

    125

    xz

    2 2

    125 9

    x y

    2 2

    125 9

    x yz

  • 2 2 2

    2 2 20

    x y z

    a b c

    z k

    , 0xy z 2 2

    2 20

    x y

    a b

    2 2 2

    2 2 2,

    x y kz k

    a b c

  • 2

    2

    , 0yz x

    , 0xz y

    2 2

    2 20, 0

    y zx

    b c

    2 2

    2 20, 0

    x zy

    a c

  • 0x

    0z

    0y

    2 225y z

    2 24x y

    2 2 24 25 0x y z

    5y z

    2y x

    y k 10y 2 24 25 100x z