Tunjukkan bahwa jalur yang dilacak oleh titik perpotongan tiga bidang singgung saling tegak lurus terhadap kapak ellipsoid ^ 2 + x ^ + cz ^ 2 = 1 adalah bola dengan pusat yang sama dengan pusat ellipsoid.?

Tunjukkan bahwa jalur yang dilacak oleh titik perpotongan tiga bidang singgung saling tegak lurus terhadap kapak ellipsoid ^ 2 + x ^ + cz ^ 2 = 1 adalah bola dengan pusat yang sama dengan pusat ellipsoid.?
Anonim

Menjawab:

Lihat di bawah.

Penjelasan:

Panggilan # E-> f (x, y, z) = kapak ^ 2 + oleh ^ 2 + cz ^ 2-1 = 0 #

Jika #p_i = (x_i, y_i, z_i) di E # kemudian

# ax_ix + by_iy + cz_iz = 1 # adalah pesawat bersinggungan dengan # E # karena memiliki kesamaan dan #vec n_i = (ax_i, by_i, cz_i) # normal untuk # E #

Membiarkan # Pi-> alpha x + beta y + gamma z = delta # menjadi garis singgung bidang umum # E # kemudian

# {(x_i = alpha / (a delta)), (y_i = beta / (bdelta)), (z_i = gamma / (c delta)):} #

tapi

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

# alpha ^ 2 / a + beta ^ 2 / b + gamma ^ 2 / c = delta ^ 2 # dan persamaan bidang tangen generik adalah

#alpha x + beta y + gamma z = pmsqrt (alpha ^ 2 / a + beta ^ 2 / b + gamma ^ 2 / c) #

Sekarang diberi tiga pesawat ortogonal

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

dan menelepon #vec v_i = (alpha_i, beta_i, gamma_i) # dan membuat

#V = ((vec v_1), (vec v_2), (vec v_3)) # kita bisa memilih

#V cdot V ^ T = I_3 #

dan sebagai konsekuensinya

# V ^ Tcdot V = I_3 #

maka kita juga punya

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

Sekarang menambahkan #sum_i (alpha_i x + beta_iy + gamma_iz) ^ 2 # kita punya

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

dan akhirnya

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

tapi #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 #

begitu

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

yang merupakan jalur yang dilacak oleh titik persimpangan tiga bidang singgung saling tegak lurus ke ellipsoid.

Terlampir plot untuk ellipsoid

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