Ταξινόμηση καμπυλών και επιφανειών με τη βοήθεια των τετραγωνικών μορφών.

Σχετικά έγγραφα
ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 2 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 28 Νοεμβρίου 2011

Κεφάλαιο 3 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΡΑΜΜΙΚΗΣ ΑΛΓΕΒΡΑΣ

ΠΛΗ ΛΥΣΕΙΣ ΕΡΓ_2 ΣΕΛ. 1/11

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ. Μαθηματικά 1. Σταύρος Παπαϊωάννου

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 3 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 7 Ιανουαρίου 2008

Δυναμική Μηχανών I. Επανάληψη: Μαθηματικά

1 x x x x 1 x x x x 1 x x x x 1 (10) B 2, B 1. (10)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (Εξ. Ιουνίου - 02/07/08) ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Η εξίσωση 2ου βαθμού στο επίπεδο

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

Kεφάλαιο 4. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. F : : F = F r, όπου r xy

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

Παραδείγματα Ιδιοτιμές Ιδιοδιανύσματα

(2) Θεωρούµε µοναδιαία διανύσµατα α, β, γ R 3, για τα οποία γνωρίζουµε ότι το διάνυσµα

= 7. Στο σημείο αυτό θα υπενθυμίσουμε κάποιες βασικές ιδιότητες του μετασχηματισμού Laplace, δηλαδή τις

Διαγωνοποίηση μητρών. Στοιχεία Γραμμικής Άλγεβρας

1. Για καθένα από τους ακόλουθους διανυσματικούς χώρους βρείτε μια βάση και τη διάσταση. 3. U x y z x y z x y. {(,, ) } a b. c d

Τι είναι βαθμωτό μέγεθος? Ένα μέγεθος που περιγράφεται μόνο με έναν αριθμό (π.χ. πίεση)

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 1 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 20 Οκτωβρίου 2008

n. Έστω αποτελείται από όλους τους πίνακες που αντιμετατίθενται με ένα συγκεκριμένο μη μηδενικό nxn πίνακα Τ:

Χαρακτηριστική Εξίσωση Πίνακα

1,y 1) είναι η C : xx yy 0.

Συστήματα συντεταγμένων

ΚΕΦ.6:ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ. ΣΥΜΜΕΤΡΙΚΟΙ ΠΙΝΑΚΕΣ

ΘΕΩΡΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

,..., v n. W πεπερασμένα παραγόμενοι και dimv. Τα ακόλουθα είναι ισοδύναμα f είναι ισομορφιμός. f είναι 1-1. f είναι επί.

Κεφάλαιο 5 ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενα αυτόνομο δυναμικό σύστημα δύο διαστάσεων περιγράφεται από τις εξισώσεις

Λύσεις και Υποδείξεις Επιλεγµένων Ασκήσεων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Μεθοδολογία Υπερβολής

Η συνάρτηση y = αχ 2. Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd

Ιδιάζουσες τιμές πίνακα. y έχουμε αντίστοιχα τις σχέσεις : Αυτές οι παρατηρήσεις συμβάλλουν στην παραγοντοποίηση ενός πίνακα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΜΑΣ 121: ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3

1.2 Συντεταγμένες στο Επίπεδο

ΠΡΩΤΟ ΘΕΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

2ο Μάθημα Μετασχηματισμοί 2Δ/3Δ και Συστήματα Συντεταγμένων

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

Γενικό Ενιαίο Λύκειο Μαθ. Κατ. Τάξη B

I. ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ. math-gr

Γ. Ν. Π Α Π Α Δ Α Κ Η Σ Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Ο Σ ( M S C ) ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ: Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2Ο : Η ΕΥΘΕΙΑ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΒΑΣΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Κεφάλαιο 5 Γραμμικοί Μετασχηματισμοί

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

14 η εβδομάδα (27/01/2017) Έγιναν οι ασκήσεις 39, 41 και 42. Έγινε επανάληψη και λύθηκαν ερωτήματα και απορίες.

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Κεφάλαιο 4 Διανυσματικοί Χώροι

Ασκήσεις6 Διαγωνοποίηση Ερμιτιανών Πινάκων

ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΕΥΤΕΡΟΥ ΒΑΘΜΟΥ

1 ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΑ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΛΥΚΕΙΩΝ ΤΗΣ ΡΟΔΟΥ ΤΗΣ Β ΤΑΞΗΣ ΣΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. α. Τι ονομάζουμε εσωτερικό γινόμενο δύο διανυσμάτων, β

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 1ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανύσματα, Ευθείες Επίπεδα, Επιφάνειες 2ου βαθμού Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση 19/6/2018 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ. Μαθηματικά 2. Σταύρος Παπαϊωάννου

Σημειώσεις για το μάθημα: «Βασικές Αρχές Θεωρίας Συστημάτων» (Μέρος Α )

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Άλγεβρα των Πινάκων (2) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

ΦΑΣΜΑ GROUP προπαρασκευή για Α.Ε.Ι. & Τ.Ε.Ι.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

Σπιν 1 2. Γενικά. Ŝ και S ˆz γράφονται. ιδιοκαταστάσεις αποτελούν ορθοκανονική βάση στον χώρο των καταστάσεων του σπιν 1 2.

Η ΜΕΤΡΙΚΗ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ. (στην περίπτωση, που γνωρίζουμε το πεδίον ορισμού του δείκτου, θα

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΓΡΑΦΙΚΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Διδάσκων: Ν. ΝΙΚΟΛΑΙΔΗΣ

Σπιν 1/2. Γενικά. 2 Υπενθυμίζουμε ότι τα έξι κουάρκ και τα έξι λεπτόνια του Καθιερωμένου Προτύπου,

21 a 22 a 2n. a m1 a m2 a mn

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

Ασκήσεις6 Το σύνηθες εσωτερικό γινόμενο στο

ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΜΙΓΑΔΙΚΟΥ ΑΡΙΘΜΟΥ ΠΡΑΞΕΙΣ ΣΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΩΝ ΜΙΓΑΔΙΚΩΝ

Παραδείγματα Απαλοιφή Gauss Απαλοιφή Gauss Jordan

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.2 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η. (Σ) όπου α, β, α, β, είναι οι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ -ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Λύσεις των Θεμάτων της Εξέτασης Ιανουαρίου 2010 στο μάθημα: «Γραμμική Άλγεβρα» (ΗΥ119)

ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ

1.4 ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΕΣ ΣΤΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ( α μέρος )

Στοχαστικά Σήματα και Τηλεπικοινωνιές

8.1 Διαγωνοποίηση πίνακα

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΠΟΛΥΩΝΥΜΟ ΠΙΝΑΚΑ: Έστω Α ένας n nπίνακας επί ενός σώματος F. Για χ στο F, ορίζεται το πολυώνυμο ( ως προς χ ) : h ( x) = det( A- xi ).

1 1 A = x 1 x 2 x 3. x 4. R 2 3 : a + b + c = x + y + z = 0. R 2 3 : a + x = b + y = c + z = 0

ds ds ds = τ b k t (3)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση Ι. Λυχναρόπουλος

ΑΛΓΕΒΡΑ Β ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

Έστω ε μια ευθεία του καρτεσιανού επιπέδου, με εξίσωση ) ένα σημείο εκτός αυτής. Θέλουμε y (1)

Παραδείγματα Διανυσματικοί Χώροι Ι. Λυχναρόπουλος

Κεφάλαιο 4 Διανυσματικοί Χώροι

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ

Περιεχόμενα. Πρόλογος 3

44 Ευθεία Τύποι - Βασικές έννοιες Εξίσωση ευθείας EΥΘΕΙΑ: Τύποι - Βασικές έννοιες α Η εξίσωση ευθείας (ε) η οποία διέρχεται από το σημείο ( x,y) συντε

2.2 ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΕΞΙΣΩΣΗΣ ΕΥΘΕΙΑΣ

Κεφάλαιο 7 Βάσεις και ιάσταση

Ασκήσεις2 8. ; Αληθεύει ότι το (1, 0, 1, 2) είναι ιδιοδιάνυσμα της f ; b. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα της γραμμικής απεικόνισης 3 3

Κεφάλαιο 2: Διανυσματικός λογισμός συστήματα αναφοράς

Η μέθοδος του κινουμένου τριάκμου

ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΙΝΑΚΑ ΣΥΝΔΙΑΣΠΟΡΑΣ (Covariance Matrix)ΕΙΚΟΝΑΣ. Έστω ότι κάθε pixel της εικόνας έχει φωτεινότητα a i, i=1,2,...,ν

ETY-202 ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΤΗΣ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 02. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ. Στέλιος Τζωρτζάκης 1/11/2013

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

1.i) 1.ii) v 2. v 1 = (2) (1) + ( 2) ( 1) + (-2) (2) + (0) (-4) v 3. Βρίσκουµε πρώτα µία ορθογώνια βάση: u 1. . u 1 u. u 2

Transcript:

Ταξινόμηση καμπυλών και επιφανειών με τη βοήθεια των τετραγωνικών μορφών (βλ ενότητες 8 και 8 από το βιβλίο Εισαγωγή στη Γραμμική Άλγεβρα, Ι Χατζάρας, Θ Γραμμένος, 0) (Δείτε τα παραδείγματα 8 (, ) και 84 ) Οι διγραμμικές και τετραγωνικές μορφές βρίσκουν ιδιαίτερη εφαρμογή στη μελέτη καμπυλών και επιφανειών ου βαθμού, ιδιαίτερα στο πρόβλημα αναγνώρισης της γεωμετρικής μορφής μιας καμπύλης ή μιας επιφάνειας από την αλγεβρική εξίσωσή της με την απλοποίηση της τελευταίας (δηλαδή, την αναγωγή της σε «κανονική μορφή») μέσω του προσδιορισμού κατάλληλου συστήματος συντεταγμένων Θα ξεκινήσουμε με τη γενική αλγεβρική εξίσωση καμπυλών ου βαθμού στον (στις οποίες, βεβαίως, ανήκουν και οι κωνικές τομές) ως προς ένα καρτεσιανό (ορθοκανονικό) σύστημα συντεταγμένων x, y: a x + a x y+ a y + a x+ a y+ a 0, a, a, (8) 4 ij i όπου οι συντελεστές a, a, a γενικά δεν είναι όλοι μηδέν Η εξίσωση αυτή εμπεριέχει την τετραγωνική μορφή μορφή πινάκων: a x + a xy + a y, επομένως γράφεται υπό X AX C X a 0 + +, (84) a όπου C a, X 4 x y, και Α ο συμμετρικός πίνακας της τετραγωνικής μορφής Γνωρίζουμε (βλ Πρόταση 87), ότι υπάρχει ορθογώνιος πίνακας Β (δηλ, Β Τ Β - ) τέτοιος ώστε B AB (, ) diag λ λ, όπου λ, λ οι ιδιοτιμές του πίνακα Α Επομένως, με τoν ορθογώνιο μετασχηματισμό (αλλαγή μεταβλητών) X BY, Y y, η (7) γράφεται y λ y λy ky ky a 0 + + + +, (8) k k C B όπου [ ]

Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε μόνο καμπύλες και επιφάνειες που διαθέτουν κέντρο συμμετρίας Πρόταση 8 Ένα σημείο είναι κέντρο συμμετρίας μιας καμπύλης (αντ, επιφάνειας) ου βαθμού αν και μόνο αν ο πίνακας-στήλη με στοιχεία τις συντεταγμένες του σημείου, έστω O, αυτού αποτελεί λύση του συστήματος ΑO + C 0, όπου οι πίνακες Α και C ορίστηκαν πιο πάνω Για μια απόδειξη της Πρότασης 8, βλ, πχ, [] Ως πόρισμα της πρότασης αυτής προκύπτει ότι η (84) έχει κέντρο συμμετρίας αν και μόνο αν rank(a) rank(a C) Έστω, λοιπόν, ότι μια καμπύλη ου βαθμού διαθέτει κέντρο συμμετρίας το σημείο Ο Τότε, αν στην (84) θέσουμε Χ Ζ + Ο (δηλαδή, παράλληλη μετατόπιση των αρχικών συντεταγμένων) έχουμε: ( ) Z + O A( Z + O) + C ( Z + O) + a 0 Z AZ + Z ( AO + C) + M 0, με M Z AZ + C O + a Επειδή, όμως, ΑΟ + C 0, προκύπτει τελικά ότι Z AZ + M 0 (86) Η αρχή του νέου συστήματος συντεταγμένων είναι μετατοπισμένη ως προς την αρχή του αρχικού συστήματος κατά το διάνυσμα O Αν, τώρα, μετασχηματίσουμε ορθογώνια την τετραγωνική μορφή Z AZ της σχέσης (86), δηλαδή αν Ζ ΕW, όπου Ε ορθογώνιος πίνακας με στήλες τα ιδιοδιανύσματα του πίνακα Α, τότε η (86) γίνεται ( EW ) A( EW ) + M 0 W ( E AE) W + M 0 Αλλά, E AE diag( λ, λ) Επομένως, έχουμε W diag( λ, λ ) W + M 0 ή λw + λ w + M (87) 0 Για καμπύλες και επιφάνειες χωρίς κέντρο συμμετρίας, ο αναγνώστης παραπέμπεται στη βιβλιογραφία, πχ []

Η τελευταία είναι η κανονική εξίσωση μιας καμπύλης ου βαθμού που διαθέτει κέντρο συμμετρίας Παρατήρηση 8 Ο ορθογώνιος μετασχηματισμός Ζ ΕW έχει ως αποτέλεσμα ακόμη μια αλλαγή του συστήματος συντεταγμένων, τέτοια ώστε η αρχή του νέου συστήματος να συμπίπτει με την αρχή του συστήματος συντεταγμένων που προέκυψε από τον μετασχηματισμό Χ Ζ + Ο Τα διανύσματα βάσης του νέου συστήματος είναι οι στήλες του πίνακα Ε (τα οποία έχουν διαιρεθεί με το μέτρο τους, ώστε να αποτελούν μοναδιαία διανύσματα), ενώ ο συνολικός μετασχηματισμός μπορεί να γραφεί (ως αποτέλεσμα της σύνθεσης των δύο μετασχηματισμών) στη μορφή Χ ΕW + Ο Παραδείγματα 8 Να μελετηθεί η καμπύλη με εξίσωση x xy y x y 4 + 4 Απάντηση Ο πίνακας της εμπεριεχόμενης στην εξίσωση τετραγωνικής μορφής είναι A Επομένως, η δοθείσα εξίσωση γράφεται στη μορφή (7) με x X y, 4, C a / Λύνουμε το σύστημα ΑO + C 0 και βρίσκουμε O /6 Οπότε, ο μετασχηματισμός Χ Ζ + Ο είναι x z /, y z + /6 Στη συνέχεια, αντικαθιστώντας και κάνοντας τις πράξεις, γράφουμε την αρχική εξίσωση στη μορφή (86): 9 Z AZ ή, ισοδύναμα, 9 z 4zz z Παρατηρούμε ότι, σε σύγκριση με την αρχική, δοθείσα εξίσωση, δεν εμφανίζονται πλέον πρωτοβάθμιοι όροι, ενώ η αρχή του νέου συστήματος συντεταγμένων zz έχει

μετατοπιστεί παράλληλα και έχει, πλέον, συντεταγμένες ( /,/ 6) ως προς την αρχή του αρχικού συστήματος Στη συνέχεια, εφαρμόζουμε τον μετασχηματισμό Ζ ΕW Για να προσδιορίσουμε τον πίνακα Ε, βρίσκουμε τις ιδιοτιμές λ, λ του πίνακα Α και τα αντίστοιχα ιδιοδιανύσματα,, τα οποία έχουμε κανονικοποιήσει (δηλαδή τα έχουμε διαιρέσει με το μέτρο τους) Άρα, ο ζητούμενος πίνακας είναι E, οπότε ο μετασχηματισμός Ζ ΕW δίνει τις εξισώσεις όπου, φυσικά, z w+ w z w + w z w Z, W z w Με τον τελευταίο μετασχηματισμό, ο οποίος οδηγεί σε στροφή (γιατί;) του συστήματος συντεταγμένων zz, η (87) μας δίνει την τελική μορφή της εξίσωσης της καμπύλης ως προς το στραμμένο σύστημα: 9 w w, απ όπου αναγνωρίζουμε ότι πρόκειται για υπερβολή Να μετασχηματιστεί σε κανονική μορφή η εξίσωση βρεθεί το είδος της καμπύλης που περιγράφει 6x + 4xx + 9x 0 και να Απάντηση Ο πίνακας Α της τετραγωνικής μορφής 6x + 4xx + 9x είναι ο 6 A 9 και η εξίσωση γράφεται υπό μορφή πινάκων ως [ x x ] 6 x 0 9 x Οι ιδιοτιμές και τα αντίστοιχα ιδιοδιανύσματα του πίνακα Α προκύπτουν ως

λ 0, λ και b, b Κατασκευάζουμε τον ορθογώνιο πίνακα Β με στήλες τα κανονικοποιημένα ιδιοδιανύσματα: Άρα, μέσω του μετασχηματισμού B x x x x η πιο πάνω εξίσωση πινάκων μετασχηματίζεται στην 0 0 x x x 0 0, x η οποία, μετά τον πολλαπλασιασμό των πινάκων, γράφεται ως x x +, 4 που περιγράφει μια έλλειψη στο σύστημα συντεταγμένων xx Ο ορθογώνιος πίνακας Β Τ ορίζει μια στροφή των συντεταγμένων x B x από το καρτεσιανό σύστημα xx στο καρτεσιανό σύστημα xx (Υπόδειξη: μελετήστε το Παράδειγμα 8 ()) Δηλαδή, για να περιγράψουμε τη θέση του νέου συστήματος αξόνων xx ως προς το αρχικό σύστημα αξόνων xx, κάνουμε χρήση του πίνακα στροφών στο επίπεδο Επομένως, απ όπου προκύπτει ότι cosϕ sinϕ sinϕ cosϕ cosϕ και sinϕ Βρίσκουμε, ϕ 6, 44 Επομένως, οι άξονες x, x της δοσμένης έλλειψης έχουν στραφεί κατά γωνία ϕ 6,44 ως προς τους άξονες x, x

Πρόβλημα Δείξτε ότι η εξίσωση x xx + x 6x 4x 9 μπορεί να μετασχηματιστεί στη μορφή w w 0, η οποία περιγράφει μια παραβολή Έστω, τώρα, η γενική αλγεβρική εξίσωση επιφανειών ου βαθμού στον ένα καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων xyz: 4 6 7 ως προς a x + a xy + a xz + a y + a yz + a z + a x + a y + a z + a 0, (88) a, a, όπου οι συντελεστές a, i,,, j,, γενικά δεν είναι όλοι μηδέν ij i ij Η εξίσωση αυτή, που εμπεριέχει μια τετραγωνική μορφή του μορφή πινάκων:, γράφεται υπό X AX C X a7 0 + +, (89) a4 όπου C a, X a 6 x y, και Α ο συμμετρικός πίνακας της τετραγωνικής μορφής z Όπως και στην περίπτωση των καμπυλών ου βαθμού, γνωρίζουμε ότι υπάρχει ορθογώνιος πίνακας Β (δηλ, Β Τ Β - ), τέτοιος ώστε Β Τ ΑΒ Δ diag(λ, λ, λ ), με λ, λ και λ τις ιδιοτιμές του πίνακα Α Επομένως, με την αλλαγή μεταβλητών X y BY, Y y, η (76) γράφεται y λ + λ + λ + + + + (80) y y y ky ky ky a7 0 k k k C B όπου [ ] Παράδειγμα 84 Να μελετηθεί η επιφάνεια του με εξίσωση x 6xy y yz z x y z 4 0 + + + + + Απάντηση Η δοθείσα εξίσωση γράφεται στη μορφή X AX + C X + 4 0, όπου

x 0 X y, A, C z 0 Βρίσκουμε τις ιδιοτιμές του πίνακα Α από τη χαρακτηριστική εξίσωση: det(a λi ) 0 ( λ )( λ 7) λ 0 λ, λ 7, λ 0 και τα αντίστοιχα (κανονικοποιημένα) ιδιοδιανύσματα: b 0, b, b 0 4 Με αυτά τα ιδιοδιανύσματα κατασκευάζουμε τον εξής ορθογώνιο πίνακα: 0 4 B 0 4 0 4 Επομένως, κάνοντας τις πράξεις διαπιστώνουμε ότι η (80) παίρνει, στο συγκεκριμένο παράδειγμα, τη μορφή y + 7y 4y + 4 0, άρα 4 4 y y + y + 4 7 Με άλλα λόγια, σε ένα νέο σύστημα συντεταγμένων xyz με διανύσματα βάσης τα ιδιοδιανύσματα b, b, b αντίστοιχα, η αρχική επιφάνεια γράφεται 4 4 z x y 7 η οποία περιγράφει ένα ελλειπτικό παραβολοειδές + + 4,