楕円体ax ^ 2 + by ^ 2 + cz ^ 2 = 1への3つの相互に垂直な接平面の交点によって描かれる経路が楕円体の中心と同じ中心を持つ球であることを示してください。

楕円体ax ^ 2 + by ^ 2 + cz ^ 2 = 1への3つの相互に垂直な接平面の交点によって描かれる経路が楕円体の中心と同じ中心を持つ球であることを示してください。
Anonim

回答:

下記参照。

説明:

呼び出し #E-> f(x、y、z)= ax ^ 2 + by ^ 2 + cz ^ 2-1 = 0#

もし E#における#p_i =(x_i、y_i、z_i) それから

#ax_ix + by_iy + cz_iz = 1# に接する平面です。 #E# 共通点があり、 #vec n_i =(ax_i、by_i、cz_i)# 普通です #E#

みましょう #Pi->アルファx +ベータy +ガンマz =デルタ# に接する一般平面になる #E# それから

#{(x_i アルファ/(デルタ))、(y_i ベータ/(δ))、(z_i ガンマ/(cδ)):}#

しかし

#ax_i ^ 2 + by_i ^ 2 + cz_i ^ 2 = 1# そう

#alpha ^ 2 / a + beta ^ 2 / b + gamma ^ 2 / c = delta ^ 2# そして一般的な接平面式は

#アルファx +ベータy +ガンマz = pmsqrt(アルファ^ 2 / a +ベータ^ 2 / b +ガンマ^ 2 / c)#

3つの直交平面が与えられた

#Pi_i-> alpha_i x + beta_i y + gamma_i z = delta_i#

と呼び出し #vec v_i =(alpha_i、beta_i、gamma_i)# と作り

#V =((vec v_1)、(vec v_2)、(vec v_3))# 私達は選ぶことができます

#V cdot V ^ T = I_3#

そして結果として

#V ^ Tcdot V = I_3#

それから私達はまたあります

#{(sum_i alpha_i ^ 2 = 1)、(sum_i beta_i ^ 2 = 1)、(sum_i alpha_i ^ 2 = 1)、(sum_i alpha_i gamma_i = 0)、(sum_i alpha_i gamma_i = 0)、(sum_i alpha_i gamma_i = 1) 0):}#

今すぐ追加 #sum_i(alpha_i x + beta_iy + gamma_iz)^ 2# 我々は持っています

#x ^ 2sum_i alpha_i ^ 2 + y ^ 2sum_i beta_i ^ 2 + z ^ 2sum_i gamma_i ^ 2 + 2(xy合計(alpha_i beta_i)+ xzsum(alpha_i gamma_i)+ sum(beta_i gamma_i))= sum_i delta_i ^ 2#

そして最後に

#x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 = sum_i delta_i ^ 2#

しかし #sum_i delta_i ^ 2 = sum_ialpha_i ^ 2 / a + sum_ibeta_i ^ 2 / b + sum_igamma_i ^ 2 / c = 1 / a + 1 / b + 1 / c#

そう

#x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 = 1 / a + 1 / b + 1 / c#

これは、楕円に対する3つの相互に垂直な接平面の交点によって描かれる経路です。

楕円体のプロットを添付

#x ^ 2 + 2y ^ 2 + 3z ^ 2 = 1#