السير الذاتية صفات تحليل

أوجد إسقاط الرأس على المستوى. حساب المسافات عن طريق الإحداثيات

تعتبر طريقة الإسقاط هي أساس نظرية بناء الصور الرسومية فيها الرسومات الهندسية. يتم استخدامه غالبًا عندما يكون من الضروري العثور على صورة لجسم في شكل إسقاطه على المستوى أو للحصول على بيانات حول موقعه في الفضاء.

تعليمات

  • في الفضاء متعدد الأبعاد، يمكن الحصول على أي صورة لجسم ما على مستوى باستخدام الإسقاط. ومع ذلك، لا ينبغي للمرء أن يحكم شكل هندسيالأجسام أو عن شكل أبسط الصور في الهندسة بناءً على إسقاط واحد لنقطة ما. معظم معلومات كاملةعن الصورة جسم هندسييعطي عدة توقعات للنقاط. لماذا نستخدم إسقاطات نقاط الجسم في طائرتين على الأقل؟
  • على سبيل المثال، لا بد من بناء تنبؤالنقطة أ. للقيام بذلك، ضع طائرتين متعامدتين مع بعضهما البعض. أحدهما أفقي، ونسميه أفقيًا طائرةوتشير إلى جميع إسقاطات العناصر ذات الفهرس 1. والثاني عمودي. نسميها أمامي وفقا لذلك. طائرة، وقم بتعيين الفهرس 2 لإسقاطات العناصر، واعتبر أن كلا المستويين لا نهائيين ومعتمين. ويصبح خط تقاطعاتها هو محور الإحداثيات OX.
  • ثم تقبل كحقيقة أن المسافة بين مستويات الإسقاط مقسمة تقليديًا إلى أرباع. أنت في الربع الأول ولا ترى سوى تلك الخطوط والنقاط الموجودة في هذه المنطقة زاوية زوجية.
  • جوهر عملية الإسقاط هو تمرير الشعاع من خلاله نقطة معينةحتى يلتقي الشعاع طائرةالتوقعات. هذه الطريقةتسمى طريقة الإسقاط المتعامد. وفقا لذلك، خفض عمودي من النقطة A إلى المستوى الأفقي والأمامي. ستكون قاعدة هذا العمودي هي الإسقاط الأفقي للنقطة A1 أو الإسقاط الأمامي للنقطة A2. بهذه الطريقة سوف تحصل على موضع هذه النقطة في الفضاء طائرات معينةالتوقعات.

جهاز الإسقاط

يشتمل جهاز الإسقاط (الشكل 1) على ثلاث مستويات إسقاط:

π 1 –طائرة الإسقاط الأفقي

π 2 –الطائرة الأمامية للتوقعات.

بي 3– طائرة الإسقاط الشخصية .

طائرات الإسقاط متعامدة بشكل متبادل ( بي 1^ بي 2^ بي 3)، وتشكل خطوط تقاطعها المحاور:

تقاطع الطائرات بي 1و بي 2تشكل محورا 0X (بي 1بي 2 = 0X);

تقاطع الطائرات بي 1و بي 3تشكل محورا 0 ص (بي 1بي 3 = 0 ص);

تقاطع الطائرات بي 2و بي 3تشكل محورا 0Z (بي 2بي 3 = 0Z).

تعتبر نقطة تقاطع المحاور (OX∩OY∩OZ=0) نقطة البداية (النقطة 0).

وبما أن المستويات والمحاور متعامدة بشكل متبادل، فإن هذا الجهاز يكون مشابهًا النظام الديكارتيالإحداثيات

تقسم طائرات الإسقاط المساحة بأكملها إلى ثمانية ثمانيات (في الشكل 1 يشار إليها بالأرقام الرومانية). تعتبر مستويات العرض معتمة، والمشاهد موجود دائمًا أنا-الثمانية.

الإسقاط المتعامد مع مراكز الإسقاط س 1, س 2و س 3على التوالي لطائرات الإسقاط الأفقية والأمامية والجانبية.

أ.

من مراكز الإسقاط س 1, س 2و س 3تخرج الأشعة المسقطة ل 1, ل 2و ل 3 أ

- أ 1 أ;

- أ2- الإسقاط الأمامي للنقطة أ;

- أ 3- الإسقاط الشخصي للنقطة أ.

تتميز النقطة في الفضاء بإحداثياتها أ(س، ص، ض). نقاط فأس, أو أ ضعلى التوالي على المحاور 0X, 0 صو 0Zإظهار الإحداثيات س، صو ضنقاط أ. في التين. 1 يعطي جميع الرموز اللازمة ويظهر الروابط بين النقطة أالفضاء وإسقاطاته وإحداثياته.

مخطط النقطة

للحصول على قطعة من نقطة أ(الشكل 2)، في جهاز الإسقاط (الشكل 1) الطائرة بي 1 أ 1 0X بي 2. ثم الطائرة بي 3مع إسقاط النقطة أ 3، تدوير عكس اتجاه عقارب الساعة حول المحور 0Z، حتى تتماشى مع المستوى بي 2. اتجاه دوران الطائرة بي 2و بي 3يظهر في الشكل. 1 سهام. وفي الوقت نفسه، على التوالي أ 1 سو أ2 أ س 0Xعمودي أ1 أ2، والخطوط المستقيمة أ2 أ سو أ 3 أ سسوف تكون موجودة على محور مشترك 0Zعمودي أ2 أ3. وفيما يلي سوف نسمي هذه الخطوط على التوالي رَأسِيّ و أفقي خطوط الاتصال.

وتجدر الإشارة إلى أنه عند الانتقال من جهاز الإسقاط إلى الرسم التخطيطي، يختفي الجسم المسقط، ولكن جميع المعلومات المتعلقة بشكله، الأبعاد الهندسيةويتم الحفاظ على موقعه في الفضاء.



أ(س أ , ص أ , ض أ× أ، ذ أو ض أبالتسلسل التالي (الشكل 2). يسمى هذا التسلسل طريقة إنشاء مخطط نقطي.

1. يتم رسم المحاور بشكل متعامد أوكس، أويو أوقية.

2. على المحور ثور xAنقاط أوالحصول على موقف هذه النقطة فأس.

3. من خلال هذه النقطة فأسعمودي على المحور ثور

فأسعلى طول المحور أوييتم رسم القيمة العددية للإحداثيات ذ أنقاط أ أ 1على الرسم البياني.

فأسعلى طول المحور أوقيةيتم رسم القيمة العددية للإحداثيات ض أنقاط أ أ2على الرسم البياني.

6. من خلال هذه النقطة أ2موازية للمحور ثوريتم رسم خط اتصال أفقي. تقاطع هذا الخط والمحور أوقيةسوف تعطي موقف هذه النقطة أ ض.

7. على خط اتصال أفقي من نقطة ما أ ضعلى طول المحور أوييتم رسم القيمة العددية للإحداثيات ذ أنقاط أويتم تحديد الموقف إسقاط الملف الشخصينقاط أ 3على الرسم البياني.

خصائص النقاط

وتنقسم جميع النقاط في الفضاء إلى نقاط ذات مواضع خاصة وعامة.

نقاط موقف معين. تسمى النقاط التابعة لجهاز الإسقاط بالنقاط ذات الموضع المحدد. وتشمل هذه النقاط التابعة لمستويات الإسقاط والمحاور والأصول ومراكز الإسقاط. السمات المميزة لنقاط موضعية معينة هي:

Metamathematical – واحدة أو اثنتان أو جميع قيم الإحداثيات العددية تساوي الصفر و (أو) اللانهاية ؛

في الرسم التخطيطي، يوجد اثنان أو كل إسقاطات النقطة على المحاور و (أو) الموجودة عند اللانهاية.



نقاط الموقف العام. تشمل نقاط الموضع العام النقاط التي لا تنتمي إلى جهاز الإسقاط. على سبيل المثال، نقطة أفي التين. 1 و 2.

في الحالة العامةالقيم العددية لإحداثيات نقطة ما تميز بعدها عن مستوى الإسقاط: الإحداثيات Xمن الطائرة بي 3; تنسيق ذمن الطائرة بي 2; تنسيق ضمن الطائرة بي 1. وتجدر الإشارة إلى أن إشارات القيم العددية للإحداثيات تشير إلى الاتجاه الذي تتحرك فيه النقطة بعيدًا عن مستويات الإسقاط. اعتمادًا على مجموعة العلامات للقيم العددية لإحداثيات نقطة ما، يعتمد ذلك على الأوكتان الموجود فيه.

طريقتان للصورة

ومن الناحية العملية، بالإضافة إلى طريقة الإسقاط الكامل، يتم استخدام طريقة الصورتين. ويختلف في أن هذه الطريقة تقضي على الإسقاط الثالث للكائن. للحصول على جهاز الإسقاط بطريقة الصورتين، يتم استبعاد مستوى الإسقاط الجانبي مع مركز الإسقاط الخاص به من جهاز الإسقاط الكامل (الشكل 3). وعلاوة على ذلك، على المحور 0Xيتم تعيين نقطة مرجعية (نقطة 0 ) ومنه عمودي على المحور 0Xفي طائرات الإسقاط بي 1و بي 2رسم المحاور 0 صو 0Zعلى التوالى.

في هذا الجهاز، يتم تقسيم المساحة بأكملها إلى أربعة أرباع. في التين. 3 يتم الإشارة إليها بالأرقام الرومانية.

تعتبر مستويات العرض معتمة، والمشاهد موجود دائمًا أنا-الربع الرابع.

لنفكر في تشغيل الجهاز باستخدام مثال إسقاط نقطة أ.

من مراكز الإسقاط س 1و س 2تخرج الأشعة المسقطة ل 1و ل 2. تمر هذه الأشعة عبر هذه النقطة أويتقاطع مع مستويات الإسقاط من إسقاطاته:

- أ 1- الإسقاط الأفقي لنقطة ما أ;

- أ2- الإسقاط الأمامي للنقطة أ.

للحصول على قطعة من نقطة أ(الشكل 4)، في جهاز الإسقاط (الشكل 3) الطائرة بي 1مع الإسقاط الناتج من هذه النقطة أ 1تدور في اتجاه عقارب الساعة حول محور 0X، حتى تتماشى مع المستوى بي 2. اتجاه دوران الطائرة بي 1يظهر في الشكل. 3 سهام. في هذه الحالة، على الرسم البياني للنقطة التي تم الحصول عليها بطريقة صورتين، تبقى واحدة فقط رَأسِيّخط الاتصال أ1 أ2.

في الممارسة العملية، رسم نقطة أ(س أ , ص أ , ض أ) يتم تنفيذه وفقًا للقيم العددية لإحداثياته × أ، ذ أو ض أبالتسلسل التالي (الشكل 4).

1. يتم رسم المحور ثورويتم تعيين نقطة مرجعية (نقطة 0 ).

2. على المحور ثوريتم رسم القيمة العددية للإحداثيات xAنقاط أوالحصول على موقف هذه النقطة فأس.

3. من خلال هذه النقطة فأسعمودي على المحور ثوريتم رسم خط اتصال عمودي.

4. على خط اتصال عمودي من نقطة ما فأسعلى طول المحور أوييتم رسم القيمة العددية للإحداثيات ذ أنقاط أويتم تحديد موضع الإسقاط الأفقي للنقطة أ 1 أويلم يتم استخلاصها، ولكن من المفترض أن يكون القيم الإيجابيةتقع تحت المحور ثور، والسلبية أعلى.

5. على خط اتصال عمودي من نقطة ما فأسعلى طول المحور أوقيةيتم رسم القيمة العددية للإحداثيات ض أنقاط أويتم تحديد موضع الإسقاط الأمامي للنقطة أ2على الرسم البياني. تجدر الإشارة إلى أنه في الرسم البياني المحور أوقيةلم يتم رسمها، ولكن من المفترض أن قيمها الإيجابية تقع فوق المحور ثور، والسلبية أقل.

نقاط المنافسة

تسمى النقاط الموجودة على نفس الشعاع البارز بالنقاط المتنافسة. في اتجاه الشعاع البارز، لديهم إسقاط مشترك لهم، أي. توقعاتهم متطابقة. ميزة مميزةالنقاط المتنافسة على الرسم البياني هي نفس المصادفة لتوقعاتها التي تحمل الاسم نفسه. وتكمن المنافسة في رؤية هذه التوقعات بالنسبة للمراقب. وبعبارة أخرى، في الفضاء بالنسبة للمراقب، تكون إحدى النقاط مرئية، والأخرى ليست كذلك. وعليه في الرسم: يكون أحد إسقاطات النقاط المتنافسة مرئياً، وإسقاط النقطة الأخرى غير مرئي.

على نموذج الإسقاط المكاني (الشكل 5) من نقطتين متنافستين أو فينقطة مرئية أوفقا لخاصيتين متكاملتين. اذا حكمنا من خلال السلسلة ق 1 → أ → بنقطة أأقرب إلى المراقب من النقطة في. وبالتالي أبعد عن مستوى الإسقاط بي 1(أولئك. ض أ > ض أ).

أرز. 5 الشكل 6

إذا كانت النقطة نفسها مرئية أ، فإن إسقاطه يكون مرئيًا أيضًا أ 1. بالنسبة للإسقاط المتزامن معه ب 1. من أجل الوضوح، وإذا لزم الأمر، في المخطط، عادة ما تكون الإسقاطات غير المرئية للنقاط محاطة بين قوسين.

دعونا نزيل النقاط الموجودة على النموذج أو في. ستبقى توقعاتهم المتزامنة على متن الطائرة بي 1وتوقعات منفصلة - على بي 2. دعونا نترك الأمر بشروط الإسقاط الأماميالمراقب (⇩) الموجود في مركز الإسقاط س 1. ثم، على طول سلسلة الصور ⇩ → أ2ب 2سيكون من الممكن الحكم على ذلك ض أ > ض بوأن النقطة نفسها مرئية أوإسقاطاته أ 1.

دعونا ننظر بالمثل في النقاط المتنافسة معو دفي المظهر نسبة إلى المستوى π 2. منذ شعاع الإسقاط المشترك لهذه النقاط ل 2موازية للمحور 0 صفدلالة على رؤية النقاط المتنافسة معو ديحددها عدم المساواة ذ ج> ذ د. ولذلك تلك النقطة دمغلق بنقطة معوبالتالي إسقاط النقطة د 2سيتم تغطيتها بإسقاط النقطة ج2على السطح بي 2.

دعونا نفكر في كيفية تحديد رؤية النقاط المتنافسة في الرسم المعقد (الشكل 6).

اذا حكمنا من خلال التوقعات المتزامنة أ 1في 1النقاط نفسها أو فيتقع على شعاع بارز واحد موازٍ للمحور 0Z. وهذا يعني أنه يمكن مقارنة الإحداثيات ض أو ض بهذه النقاط. للقيام بذلك، نستخدم مستوى الإسقاط الأمامي مع صور منفصلة للنقاط. في في هذه الحالة ض أ > ض ب. ويترتب على ذلك أن الإسقاط مرئي أ 1.

نقاط جو دفي الرسم المعقد قيد النظر (الشكل 6) توجد أيضًا على نفس الحزمة البارزة، ولكنها موازية للمحور فقط 0 ص. لذلك من المقارنة ذ ج> ذ دنستنتج أن الإسقاط C2 مرئي.

قاعدة عامة . يتم تحديد إمكانية رؤية مطابقة إسقاطات النقاط المتنافسة من خلال مقارنة إحداثيات تلك النقاط في اتجاه شعاع الإسقاط المشترك. يكون إسقاط النقطة التي إحداثياتها أكبر مرئيًا. في هذه الحالة، يتم إجراء مقارنة الإحداثيات على مستوى الإسقاط بصور منفصلة للنقاط.

إن إسقاط نقطة على مستوى هو حالة خاصة المهمة الشائعةالعثور على إسقاط نقطة على السطح. بسبب بساطة حساب إسقاط نقطة ما على مماس السطح، يتم استخدام المستوى كتقريب صفري عند حل المشكلة العامة.

خذ بعين الاعتبار مشكلة إسقاط نقطة على مستوى محدد بواسطة متجه نصف القطر

سنفترض أن المتجهات ليست على خط مستقيم. لنفترض أنه في الحالة العامة، لا تكون المتجهات متعامدة وليس لها وحدة طول. يمر المستوى عبر النقطة التي تكون فيها المعلمات صفرًا، وتحدد المتجهات الاتجاهات البارامترية. نقطة معينة لها إسقاط فريد على المستوى (4.6.1). دعونا نبني وحدة عادية للطائرة

أرز. 4.6.1. إسقاط نقطة على المستوى s(u, v)

دعونا نحسب متجه نصف القطر لإسقاط نقطة ما على المستوى كالفرق بين متجه نصف القطر للنقطة المسقطة ومكون المتجه الموازي للخط الطبيعي للمستوى،

(4.6.4)

في التين. 4.6.1 يوضح متجهات المستوى ونقطة بدايته وإسقاط نقطة معينة.

ترتبط المعلمات وأطوال الإسقاط بالمعادلات

حيث يتم تحديد جيب تمام الزاوية بين المتجهات بالصيغة (1.7.13).

من نظام هذه المعادلات نجد معلمات إسقاط نقطة على المستوى

(4.6.6)

أين هي معاملات الرئيسي الأول شكل تربيعيالمستويات (1.7.8)، وهي أيضًا مكونات متغيرة للموتر المتري للسطح، وهي مكونات متعارضة للموتر المتري للسطح. إذا كانت المتجهات متعامدة، فإن الصيغتين (4.6.6) و (4.6.7) تأخذان الشكل

يتم حساب المسافة من نقطة ما إلى إسقاطها على المستوى عمومًا على أنها طول المتجه. يمكن تحديد المسافة من نقطة ما إلى إسقاطها على المستوى دون حساب إسقاط النقطة، ولكن عن طريق حساب إسقاط المتجه على العمودي على المستوى

(4.6.8)

حالات خاصة.

يمكن العثور على إسقاطات نقطة على بعض الأسطح التحليلية دون تدخل الطرق العددية. على سبيل المثال، للعثور على إسقاط نقطة على سطح أسطوانة دائرية أو مخروط أو كرة أو طارة، تحتاج إلى ترجمة النقطة المسقطة إلى النظام المحليالإحداثيات السطحية، حيث يسهل العثور على معلمات الإسقاط. وبالمثل، يمكن العثور على إسقاطات على أسطح البثق والدوران. في بعض الحالات الخاصة، يمكن بسهولة العثور على موضع النقطة المسقطة لإسقاطها على الأسطح الأخرى.

الحالة العامة.

دعونا نفكر في مشكلة إسقاط نقطة على سطح ما في الحالة العامة. لنفترض أننا بحاجة إلى العثور على جميع إسقاطات نقطة ما على السطح. كل النقطة المطلوبةالسطح يحقق نظام المعادلتين

يحتوي نظام المعادلات (4.6.9) على كميتين غير معروفتين - المعلمتان u وv. يتم حل هذه المشكلة بنفس طريقة حل مشكلة إيجاد إسقاطات نقطة معينة على منحنى.

في المرحلة الأولى سنحدد تقديرات تقريبية صفرية لمعلمات السطح لإسقاطات نقطة معينة، وفي المرحلة الثانية سنجد القيم الدقيقة للمعلمات التي تحدد إسقاطات نقطة معينة على السطح

دعونا نسير على طول السطح بخطوات محسوبة باستخدام الصيغتين (4.2.4) و (4.2.5)، طريقة التحرك عبر المنطقة البارامترية الموضحة أعلاه. دعونا نشير إلى معلمات النقاط التي سنمر من خلالها . في كل نقطة سنحسب المنتجات العددية للمتجهات

(4.6.10)

إذا كان الحل المطلوب يقع بالقرب من نقطة بها معلمات، فسيكون لها علامات مختلفة، وكذلك وسيكون لها علامات مختلفة. تغيير العلامات المنتجات العدديةيشير إلى أن الحل المطلوب قريب. ولنأخذ القيم على أنها التقريب الصفري للمعلمات بدءاً من التقريب الصفري للمعلمات إحدى طرق الحل المعادلات غير الخطيةدعونا نجد حلاً للمشكلة بدقة معينة. على سبيل المثال، في طريقة نيوتن عند التكرار، يتم العثور على زيادات معلمات الإسقاط من نظام المعادلات الخطية

أين هي المشتقات الجزئية لمتجه نصف القطر بالنسبة للمعلمات. النهج التاليمعلمات إسقاط النقطة تساوي . سنكمل عملية تحسين المعلمات عندما يتم استيفاء عدم المساواة في التكرار التالي، حيث يوجد الخطأ المحدد. وبنفس الطريقة نجد جميع الجذور الأخرى لنظام المعادلات (4.6.9).

إذا كنت تحتاج فقط إلى العثور على أقرب إسقاط لنقطة معينة على السطح، فيمكنك المرور عبر نفس النقاط للكائن الهندسي واختيار الأقرب إلى النقطة المحددة. يجب اختيار معلمات أقرب نقطة كتقريب صفري لحل المشكلة.

إسقاط نقطة على سطح في اتجاه معين.

في بعض الحالات، تنشأ مشكلة تحديد إسقاط نقطة ما على سطح ليس على طول العمودي لها، ولكن على طول اتجاه معين. دع اتجاه الإسقاط يتم تحديده بواسطة متجه وحدة الطول q. دعونا نبني خطا مستقيما

(4.6.12)

المرور عبر نقطة معينة والحصول على الاتجاه ناقلات معينة. نحدد إسقاطات نقطة ما على سطح ما في اتجاه معين على أنها نقاط تقاطع السطح مع خط مستقيم (4.6.12) يمر عبر نقطة معينة في اتجاه معين.

الفصل 6. إسقاطات نقطة. رسم معقد

§ 32. رسم معقد للنقطة

لبناء صورة لكائن ما، يتم تصوير عناصره الفردية أولاً في شكل أبسط عناصر الفضاء. وبالتالي، عند تصوير جسم هندسي، ينبغي بناء رؤوسه، ممثلة بالنقاط؛ الحواف ممثلة بخطوط مستقيمة ومنحنية؛ الوجوه ممثلة بالطائرات وما إلى ذلك.

تعتمد قواعد بناء الصور في الرسومات في الرسومات الهندسية على طريقة الإسقاط. صورة واحدة (إسقاط) لجسم هندسي لا تسمح لنا بالحكم على شكله الهندسي أو شكل أبسط الصور الهندسية التي تتكون منها هذه الصورة. وبالتالي، لا يمكن الحكم على موضع نقطة في الفضاء من خلال إسقاطها وحده؛ يتم تحديد موقعه في الفضاء من خلال إسقاطين.

لنفكر في مثال لبناء إسقاط لنقطة ما أ،تقع في مساحة زاوية ثنائية السطوح (الشكل 60). سنضع إحدى طائرات الإسقاط أفقيًا ونسميها المستوى الأفقيالتوقعاتو تدل عليه بالحرف ص 1.إسقاطات العناصر


سيتم الإشارة إلى المسافات الموجودة عليه بالفهرس 1: أ1، أ1، س 1 ... واتصل التوقعات الأفقية(النقاط، الخطوط المستقيمة، الطائرات).

سنضع المستوى الثاني عموديًا أمام الراصد، بشكل متعامد مع المستوى الأول، لنسميه طائرة الإسقاط العموديوتدل ص 2.سنشير إلى إسقاطات العناصر الفضائية عليها باستخدام الفهرس 2: أ2، 2 واتصل التوقعات الأمامية(النقاط، الخطوط المستقيمة، الطائرات). دعنا نسمي خط تقاطع طائرات الإسقاط محور الإسقاط.

دعونا نعرض نقطة أبشكل متعامد على كلا مستويي الإسقاط:

أأ 1 _|_ ص 1 ;أأ 1 ^ف 1 =أ 1 ;

أأ 2 _|_ ف 2 ;أأ 2 ^ ف 2 = أ 2 ;

أشعة الإسقاط أأ1 وأأ2متعامدين بشكل متبادل وإنشاء مستوى بارز في الفضاء أأ1 أأ2،عمودي على جانبي التوقعات. يتقاطع هذا المستوى مع مستويات الإسقاط على طول الخطوط التي تمر عبر إسقاطات النقطة أ.

للحصول على رسم مسطح، قم بدمج المستوى الأفقي للإسقاطات ص 1مع دوران المستوى الأمامي P 2 حول محور P 2 / P 1 (الشكل 61، أ). بعد ذلك سيكون كلا إسقاطي النقطة على نفس الخط المتعامد مع المحور P 2 / P 1. مستقيم أ 1 أ 2،ربط أفقي أ 1وأمامي أ2يسمى إسقاط نقطة خط اتصال عمودي.

يسمى الرسم المسطح الناتج رسم معقد.إنها صورة كائن على عدة مستويات مجتمعة. يُطلق على الرسم المعقد الذي يتكون من إسقاطين متعامدين مترابطين اسم الإسقاطين. في هذا الرسم، تقع الإسقاطات الأفقية والأمامية للنقاط دائمًا على نفس خط الاتصال الرأسي.

يحدد إسقاطان متعامدان مترابطان لنقطة ما بشكل فريد موقعها بالنسبة لمستويات الإسقاط. إذا حددنا موضع النقطة أبالنسبة لهذه الطائرات (الشكل 61، ب) ارتفاعها ح (أأ 1 = ح)والعمق f(AA 2 =f )، ثم هذهتوجد الكميات في الرسم المعقد كأجزاء من خط اتصال رأسي. هذا الظرف يجعل من السهل إعادة بناء الرسم، أي تحديد موضع النقطة بالنسبة لمستويات الإسقاط من الرسم. للقيام بذلك، يكفي استعادة عمودي على مستوى الرسم (اعتباره أمامي) عند النقطة A 2 من الرسم بطول يساوي العمق F. نهاية هذا العمودي ستحدد موضع النقطة أنسبة إلى مستوى الرسم.

60.gif

صورة:

61.gif

صورة:

7. أسئلة الاختبار الذاتي

أسئلة الاختبار الذاتي

4. ما اسم المسافة التي تحدد موضع النقطة بالنسبة لمستوى الإسقاط؟ ف1، ف2؟

7. كيفية بناء إسقاط إضافي لنقطة على المستوى ص 4 _|_ ص 2 , ص 4 _|_ ص 1 , ص 5 _|_ ص 4 ؟

9. كيف يمكنك إنشاء رسم معقد لنقطة ما باستخدام إحداثياتها؟

33. عناصر رسم معقد ثلاثي الإسقاط لنقطة

§ 33. عناصر رسم معقد ثلاثي الإسقاط لنقطة

لتحديد موضع جسم هندسي في الفضاء والحصول على معلومات إضافية عن صوره، قد يكون من الضروري إنشاء إسقاط ثالث. ثم يقع مستوى الإسقاط الثالث على يمين الراصد، بشكل متعامد مع مستوى الإسقاط الأفقي في نفس الوقت ص 1والمستوى الأمامي للإسقاطات P 2 (الشكل 62، أ). نتيجة تقاطع الجبهة P2 والملف الشخصي ص 3 طائرات الإسقاط نحصل على محور جديد P 2 / P 3 , والذي يقع على الرسم المعقد الموازي لخط الاتصال العمودي أ1 أ2(الشكل 62، ب).إسقاط النقطة الثالثة أ- الملف الشخصي - يبدو أنه مرتبط بالإسقاط الأمامي أ2خط اتصال جديد يسمى الأفقي

أرز. 62

نوح. تقع الإسقاطات الأمامية والجانبية للنقاط دائمًا على نفس خط الاتصال الأفقي. علاوة على ذلك أ 1 أ 2 _|_ أ2 أ1و أ2 أ3 , _| _ ص2 / ص3 .

يتميز موضع نقطة ما في الفضاء في هذه الحالة بـ خط العرض- المسافة منه إلى المستوى الجانبي للإسقاطات P 3 والتي نشير إليها بالحرف ر.

يسمى الرسم المعقد الناتج للنقطة ثلاثة الإسقاط.

في رسم الإسقاط الثلاثي عمق النقطة أأ 2يتم إسقاطه بدون تشويه على المستويين P 1 و P 2 (الشكل 62، أ).يسمح لنا هذا الظرف ببناء إسقاط أمامي ثالث للنقطة أعلى طول خطها الأفقي أ 1وأمامي أ2التوقعات (الشكل 62، الخامس).للقيام بذلك، تحتاج إلى رسم خط اتصال أفقي من خلال الإسقاط الأمامي للنقطة أ 2 أ 3 _|_أ 2 أ 1 .ثم، في أي مكان في الرسم، ارسم محور الإسقاط P 2 / P 3 _|_ أ 2 أ 3،قياس عمق f لنقطة ما على المستوى الأفقي مجال الإسقاط ووضعه على طول خط الاتصال الأفقي من محور الإسقاط P 2 / P 3. دعونا نحصل على إسقاط الملف الشخصي أ 3نقاط أ.

وهكذا، في رسم معقد يتكون من ثلاثة إسقاطات متعامدة لنقطة ما، يوجد إسقاطان على نفس خط الاتصال؛ خطوط الاتصال متعامدة مع محاور الإسقاط المقابلة؛ إسقاطان لنقطة ما يحددان تمامًا موضع إسقاطها الثالث.

تجدر الإشارة إلى أنه في الرسومات المعقدة، كقاعدة عامة، لا تكون طائرات الإسقاط محدودة ويتم تحديد موقعها بواسطة المحاور (الشكل 62، ج). وفي الحالات التي لا تتطلب فيها ظروف المشكلة ذلك،

اتضح أنه يمكن إعطاء إسقاطات النقاط دون تصوير المحاور (الشكل 63، أ، ب).مثل هذا النظام يسمى لا أساس له. يمكن أيضًا رسم خطوط الاتصال بفواصل (الشكل 63، ب).

62.gif

صورة:

63.gif

صورة:

34. موضع نقطة في مساحة زاوية ثلاثية الأبعاد

§ 34. موضع نقطة في فضاء زاوية ثلاثية الأبعاد

يعتمد موقع إسقاطات النقاط في الرسم المعقد على موضع النقطة في مساحة زاوية ثلاثية الأبعاد. دعونا ننظر إلى بعض الحالات:

  • تقع النقطة في الفضاء (انظر الشكل 62). وفي هذه الحالة يكون لها العمق والارتفاع والعرض؛
  • تقع النقطة على مستوى الإسقاط ص 1- ليس لها ارتفاع، P 2 - ليس لها عمق، Pz - ليس لها عرض؛
  • النقطة تقع على محور الإسقاطات، P 2 / P 1 ليس لها عمق وارتفاع، P 2 / P 3 ليس لها عمق وخط عرض، و P 1 / P 3 ليس لها ارتفاع وخط عرض.

35. نقاط التنافس

§ 35. نقاط التنافس

يمكن تحديد نقطتين في الفضاء بطرق مختلفة. وفي حالة منفصلة، ​​يمكن تحديد موقعها بحيث تتزامن إسقاطاتها على مستوى الإسقاط. تسمى هذه النقاط المنافسة.في التين. 64, أيتم توفير رسم شامل للنقاط أو في.وهي تقع بحيث تتزامن توقعاتها على متن الطائرة ص 1 [أ 1 == ب 1 ].تسمى هذه النقاط المنافسة أفقيا.إذا كانت التوقعات من النقاط أ و بتتزامن على متن الطائرة

ص 2(الشكل 64، ب)،انهم يسمى منافسة أمامية.وإذا كانت إسقاطات النقاط أو فيتتزامن على المستوى P 3 [A 3 == B 3 ] (الشكل 64، ج)، يطلق عليهم المنافسين الشخصيين.

يتم تحديد الرؤية في الرسم من خلال النقاط المتنافسة. بالنسبة للنقاط المتنافسة أفقيًا، ستكون النقطة ذات الارتفاع الأكبر مرئية، وبالنسبة للنقاط المتنافسة أماميًا، ستكون النقطة ذات العمق الأكبر مرئية، وبالنسبة للنقاط المتنافسة الجانبية، ستكون النقطة ذات خط العرض الأكبر مرئية.

64.gif

صورة:

36. استبدال طائرات الإسقاط

§ 36. استبدال طائرات الإسقاط

تسمح خصائص الرسم ثلاثي الإسقاط لنقطة ما باستخدام إسقاطاته الأفقية والأمامية لبناء مستوى ثالث على مستويات الإسقاط الأخرى التي تم إدخالها لتحل محل تلك المعطاة.

في التين. 65، أنقطة العرض أوإسقاطاتها أفقية أ 1وأمامي أ2.وفقا لظروف المشكلة، من الضروري استبدال الطائرات P 2. دعنا نشير إلى مستوى الإسقاط الجديد P 4 ونضعه بشكل متعامد عليه ص 1.عند تقاطع الطائرات ص 1و P 4 نحصل على محور جديد P 1 / P 4 . إسقاط نقطة جديدة أ 4سوف يكون موجودا على خط اتصال يمر عبر نقطة أ 1وعمودي على المحور P 1 / P 4 .

منذ الطائرة الجديدة ص 4يستبدل مستوى الإسقاط الأمامي P 2، ارتفاع النقطة أتم تصويره بالتساوي بالحجم الكامل على المستوى P 2 وعلى المستوى P 4.

هذا الظرف يسمح لنا بتحديد موضع الإسقاط أ 4،في نظام الطائرات ص 1 _|_ ص 4(الشكل 65، ب)على الرسم المعقد. للقيام بذلك، يكفي قياس ارتفاع النقطة على الطائرة التي يتم استبدالها.

أهمية المسقط P2 وضعه على خط اتصال جديد من محور المسقط الجديد - وإسقاط جديد للنقطة أ 4سيتم بناؤه.

إذا تم إدخال مستوى إسقاط جديد بدلاً من مستوى الإسقاط الأفقي، أي P 4 _|_ P 2 (الشكل 66، أ)،ثم في نظام المستويات الجديد، سيكون الإسقاط الجديد للنقطة على نفس خط الاتصال مع الإسقاط الأمامي، و أ2 أ4 _|_.في هذه الحالة، عمق النقطة هو نفسه على المستوى ص 1،وعلى الطائرة ص 4.وعلى هذا الأساس يبنون أ 4(الشكل 66، ب)على خط الاتصال أ2 أ4على هذه المسافة من المحور الجديد P 1 / P 4 عند ماذا أ 1تقع من المحور P 2 / P 1.

كما ذكرنا سابقًا، يرتبط إنشاء توقعات إضافية جديدة دائمًا بمهام محددة. في المستقبل، سيتم النظر في عدد من المسائل المترية والموضعية التي يمكن حلها باستخدام طريقة استبدال مستويات الإسقاط. في المشاكل التي لا يؤدي فيها إدخال مستوى إضافي إلى النتيجة المرجوة، يتم إدخال مستوى إضافي آخر يسمى P 5. يتم وضعه بشكل عمودي على المستوى المقدم بالفعل P 4 (الشكل 67، أ)، أي ص 5 ف 4 وإنتاج بناء مماثل لتلك التي تمت مناقشتها سابقا. الآن يتم قياس المسافات على الثانية المستبدلة من مستويات الإسقاط الرئيسية (في الشكل 67، بعلى السطح ص 1)وتأجيلهم على خط اتصال جديد أ 4 أ 5،من محور الإسقاط الجديد P 5 / P 4 . في النظام الجديد للطائرات P 4 P 5 يتم الحصول على رسم إسقاطين جديد مكون من إسقاطات متعامدة أ 4و أ5 , متصلة عن طريق خط الاتصال

سنجد في هذه المقالة إجابات لأسئلة حول كيفية إنشاء إسقاط لنقطة ما على المستوى وكيفية تحديد إحداثيات هذا الإسقاط. وفي الجزء النظري سنعتمد على مفهوم الإسقاط. سنحدد المصطلحات ونقدم المعلومات مع الرسوم التوضيحية. دعونا نعزز المعرفة المكتسبة من خلال حل الأمثلة.

Yandex.RTB RA-A-339285-1

الإسقاط، أنواع الإسقاط

لسهولة عرض الأشكال المكانية، يتم استخدام الرسومات التي تصور هذه الأشكال.

التعريف 1

إسقاط الشكل على الطائرة– رسم الشكل المكاني .

من الواضح أن هناك عددًا من القواعد المستخدمة لإنشاء الإسقاط.

التعريف 2

تنبؤ– عملية إنشاء رسم مجسم مكاني على مستوى باستخدام قواعد البناء.

طائرة الإسقاط- هذا هو المستوى الذي تم بناء الصورة فيه.

يحدد استخدام قواعد معينة نوع الإسقاط: وسطأو موازي.

هناك حالة خاصة من الإسقاط المتوازي هي الإسقاط المتعامد أو المتعامد: في الهندسة يتم استخدامه بشكل أساسي. لهذا السبب، غالبًا ما يتم حذف صفة "متعامد" في الكلام: في الهندسة يقولون ببساطة "إسقاط الشكل" ويقصدون بهذا إنشاء إسقاط باستخدام طريقة الإسقاط المتعامد. وفي حالات خاصة، بالطبع، قد يتم الاتفاق على شيء آخر.

دعونا نلاحظ حقيقة أن إسقاط الشكل على المستوى هو في الأساس إسقاط لجميع نقاط هذا الشكل. لذلك، لكي تكون قادرًا على دراسة الشكل المكاني في الرسم، من الضروري اكتساب المهارة الأساسية لإسقاط نقطة على المستوى. ما سنتحدث عنه أدناه.

دعونا نتذكر أنه في أغلب الأحيان في الهندسة، عند الحديث عن الإسقاط على المستوى، فإنهم يقصدون استخدام الإسقاط العمودي.

دعونا نجعل الإنشاءات التي ستمنحنا الفرصة للحصول على تعريف لإسقاط نقطة ما على المستوى.

لنفترض أن هناك مساحة ثلاثية الأبعاد، وفيها مستوى α ونقطة M 1 لا تنتمي إلى المستوى α. ارسم خطًا مستقيمًا عبر النقطة المعطاة M أعمودي على مستوى معين α. نشير إلى نقطة تقاطع الخط المستقيم a والمستوى α بالرمز H 1 من خلال البناء، وستكون بمثابة قاعدة عمودية من النقطة M 1 إلى المستوى α.

إذا تم إعطاء نقطة M 2 تنتمي إلى مستوى معين α، فإن M 2 ستكون بمثابة إسقاط لنفسها على المستوى α.

التعريف 3

- إما أن تكون النقطة نفسها (إذا كانت تنتمي إلى مستوى معين)، أو قاعدة عمودي يسقط من نقطة معينة على مستوى معين.

إيجاد إحداثيات إسقاط نقطة على المستوى، أمثلة

لنفترض ما يلي في الفضاء ثلاثي الأبعاد: نظام إحداثي مستطيل O x y z، مستوى α، نقطة M 1 (x 1، y 1، z 1). من الضروري إيجاد إحداثيات إسقاط النقطة M 1 على مستوى معين.

من الواضح أن الحل يأتي من التعريف الوارد أعلاه لإسقاط نقطة على المستوى.

دعونا نشير إلى إسقاط النقطة M 1 على المستوى α بالرمز H 1 . وفقا للتعريف، H 1 هي نقطة تقاطع مستوى معين α وخط مستقيم مرسوم عبر النقطة M 1 (عمودي على المستوى). أولئك. إحداثيات إسقاط النقطة M 1 التي نحتاجها هي إحداثيات نقطة تقاطع الخط المستقيم a والمستوى α.

وبالتالي، للعثور على إحداثيات إسقاط نقطة ما على المستوى، من الضروري:

احصل على معادلة المستوى α (إذا لم يتم تحديدها). ستساعدك هنا مقالة عن أنواع المعادلات المستوية؛

تحديد معادلة الخط أ الذي يمر بالنقطة M 1 وعمودي على المستوى α (ادرس موضوع معادلة الخط الذي يمر بنقطة معينة عموديًا على مستوى معين)؛

أوجد إحداثيات نقطة تقاطع الخط المستقيم a والمستوى α (مقالة - إيجاد إحداثيات نقطة تقاطع المستوى والخط). ستكون البيانات التي تم الحصول عليها هي الإحداثيات التي نحتاجها لإسقاط النقطة M 1 على المستوى α.

دعونا نلقي نظرة على النظرية مع الأمثلة العملية.

مثال 1

حدد إحداثيات إسقاط النقطة M 1 (- 2, 4, 4) على المستوى 2 x – 3 y + z - 2 = 0.

حل

وكما نرى فإن معادلة المستوى معطاة لنا، أي. ليست هناك حاجة لتجميعها.

دعونا نكتب المعادلات القانونية للخط المستقيم الذي يمر بالنقطة M 1 وعموديًا على المستوى المعطى. ولهذه الأغراض، نحدد إحداثيات المتجه الموجه للخط المستقيم أ. بما أن الخط a متعامد على مستوى معين، فإن متجه الاتجاه للخط a هو المتجه الطبيعي للمستوى 2 x - 3 y + z - 2 = 0. هكذا، أ → = (2, - 3, 1) – متجه اتجاه الخط المستقيم أ.

الآن دعونا نؤلف المعادلات الأساسية لخط في الفضاء يمر بالنقطة M 1 (- 2، 4، 4) وله متجه اتجاه أ → = (2 ، - 3 ، 1) :

س + 2 2 = ص - 4 - 3 = ض - 4 1

للعثور على الإحداثيات المطلوبة، الخطوة التالية هي تحديد إحداثيات نقطة تقاطع الخط المستقيم x + 2 2 = y - 4 - 3 = z - 4 1 والمستوى 2 س - 3 ص + ض - 2 = 0 . ولهذه الأغراض ننتقل من المعادلات القانونية إلى معادلات المستويين المتقاطعين:

x + 2 2 = y - 4 - 3 = z - 4 1 ⇔ - 3 · (x + 2) = 2 · (y - 4) 1 · (x + 2) = 2 · (z - 4) 1 · ( ص - 4) = - 3 (ض + 4) ⇔ 3 س + 2 ص - 2 = 0 س - 2 ض + 10 = 0

لنقم بإنشاء نظام المعادلات:

3 x + 2 y - 2 = 0 x - 2 z + 10 = 0 2 x - 3 y + z - 2 = 0 ⇔ 3 x + 2 y = 2 x - 2 z = - 10 2 x - 3 y + z = 2

ودعونا نحلها باستخدام طريقة كريمر:

∆ = 3 2 0 1 0 - 2 2 - 3 1 = - 28 ∆ x = 2 2 0 - 10 0 - 2 2 - 3 1 = 0 ⇒ x = ∆ x ∆ = 0 - 28 = 0 ∆ y = 3 2 0 1 - 10 - 2 2 2 1 = - 28 ⇒ y = ∆ y ∆ = - 28 - 28 = 1 ∆ z = 3 2 2 1 0 - 10 2 - 3 2 = - 140 ⇒ z = ∆ z ∆ = - 140 - 28 = 5

وبالتالي، فإن الإحداثيات المطلوبة لنقطة معينة M 1 على مستوى معين α ستكون: (0، 1، 5).

إجابة: (0 , 1 , 5) .

مثال 2

في نظام إحداثيات مستطيل O x y z لمساحة ثلاثية الأبعاد، يتم إعطاء النقاط A (0، 0، 2)؛ ب (2، - 1، 0)؛ ج (4، 1، 1) و م 1 (-1، -2، 5). من الضروري العثور على إحداثيات الإسقاط M 1 على المستوى ABC

حل

أولًا، نكتب معادلة المستوى الذي يمر بثلاث نقاط معطاة:

x - 0 y - 0 z - 0 2 - 0 - 1 - 0 0 - 2 4 - 0 1 - 0 1 - 2 = 0 ⇔ x y z - 2 2 - 1 - 2 4 1 - 1 = 0 ⇔ ⇔ 3 x - 6 ص + 6 ض - 12 = 0 ⇔ س - 2 ص + 2 ض - 4 = 0

دعونا نكتب المعادلات البارامترية للخط a، الذي سيمر عبر النقطة M 1 المتعامدة مع المستوى A B C. المستوى x – 2 y + 2 z – 4 = 0 له متجه عادي بإحداثيات (1, - 2، 2)، أي. المتجه أ → = (1, - 2, 2) – متجه اتجاه الخط المستقيم أ.

الآن، مع وجود إحداثيات نقطة الخط M 1 وإحداثيات متجه الاتجاه لهذا الخط، نكتب المعادلات البارامترية للخط في الفضاء:

ثم نحدد إحداثيات نقطة تقاطع المستوي x – 2 y + 2 z – 4 = 0 والخط المستقيم

س = - 1 +  ذ = - 2 - 2  ض = 5 + 2 

للقيام بذلك، نعوض في معادلة الطائرة:

س = - 1 + lect، ص = - 2 - 2 lect، ض = 5 + 2 lect

الآن، باستخدام المعادلات البارامترية x = - 1 + л y = - 2 - 2 · л z = 5 + 2 · л، نجد قيم المتغيرات x وy وz لـ lect = - 1: x = - 1 + (- 1) ص = - 2 - 2 · (- 1) ض = 5 + 2 · (- 1) ⇔ س = - 2 ص = 0 ض = 3

وبالتالي، فإن إسقاط النقطة M 1 على المستوى ABC سيكون له إحداثيات (- 2، 0، 3).

إجابة: (- 2 , 0 , 3) .

دعونا نتناول بشكل منفصل مسألة العثور على إحداثيات إسقاط نقطة ما على مستويات الإحداثيات والمستويات الموازية للمستويات الإحداثية.

دعونا نعطي النقاط M 1 (x 1, y 1, z 1) وتنسيق المستويات O x y وO x z وO y z. إحداثيات إسقاط هذه النقطة على هذه المستويات ستكون على التوالي: (x 1, y 1, 0), (x 1, 0, z 1) و (0, y 1, z 1). دعونا نفكر أيضًا في المستويات الموازية لمستويات الإحداثيات المحددة:

C ض + D = 0 ⇔ ض = - D C , B y + D = 0 ⇔ y = - D B

وإسقاطات نقطة معينة M 1 على هذه المستويات ستكون نقاط بإحداثيات x 1، y 1، - D C، x 1، - D B، z 1 و - D A، y 1، z 1.

دعونا نوضح كيف تم الحصول على هذه النتيجة.

على سبيل المثال، دعونا نحدد إسقاط النقطة M 1 (x 1، y 1، z 1) على المستوى A x + D = 0. أما بقية الحالات فهي متشابهة.

المستوى المعطى موازي للمستوى الإحداثي O y z و i → = (1, 0, 0) هو متجهه الطبيعي. يعمل نفس المتجه كمتجه الاتجاه للخط المتعامد مع المستوى O y z. عندها فإن المعادلات البارامترية للخط المستقيم المرسوم عبر النقطة M 1 والمتعامد على مستوى معين سيكون لها الشكل:

س = س 1 + γ ص = ص 1 ض = ض 1

دعونا نوجد إحداثيات نقطة تقاطع هذا الخط مع المستوى المحدد. دعونا أولاً نعوض بالمعادلات في المعادلة A x + D = 0: x = x 1 + lect , y = y 1 , z = z 1 ونحصل على: A · (x 1 + lect) + D = 0 ⇒ lect = - د أ - × 1

ثم نحسب الإحداثيات المطلوبة باستخدام المعادلات البارامترية للخط المستقيم مع lect = - D A - x 1:

x = x 1 + - D A - x 1 y = y 1 z = z 1 ⇔ x = - D A y = y 1 z = z 1

أي أن إسقاط النقطة M 1 (x 1, y 1, z 1) على المستوى سيكون نقطة بإحداثيات - D A, y 1, z 1.

مثال 2

من الضروري تحديد إحداثيات إسقاط النقطة M 1 (- 6, 0, 1 2) على مستوى الإحداثيات O x y وعلى المستوى 2 y - 3 = 0.

حل

المستوى الإحداثي O x y سوف يتوافق مع المعادلة العامة غير الكاملة للمستوى z = 0. إسقاط النقطة M 1 على المستوى z = 0 سيكون له إحداثيات (- 6، 0، 0).

يمكن كتابة المعادلة المستوية 2 y - 3 = 0 بالشكل y = 3 2 2. الآن فقط اكتب إحداثيات إسقاط النقطة M 1 (- 6, 0, 1 2) على المستوى y = 3 2 2:

6 , 3 2 2 , 1 2

إجابة:(- 6 ، 0 ، 0) و - 6 ، 3 2 2 ، 1 2

إذا لاحظت وجود خطأ في النص، فيرجى تحديده والضغط على Ctrl+Enter