Microsoft Word - 09_Frenetove formule

Слични документи
Microsoft Word - predavanje8

(Microsoft Word doma\346a zada\346a)

Microsoft Word - 24ms241

1 MATEMATIKA 1 (prva zadaća) Vektori i primjene 1. U trokutu ABC točke M i N dijele stranicu AB na tri jednaka dijela. O

Microsoft Word - 24ms221

Zadaci s pismenih ispita iz matematike 2 s rješenjima MATEMATIKA II x 4y xy 2 x y 1. Odredite i skicirajte prirodnu domenu funkcije cos ln

ANALITIČKA GEOMETRIJA Željka Milin Šipuš i Mea Bombardelli verzija Uvod i povijesni osvrt Analitička geometrija bavi se proučavanjem (klasične)

Natjecanje 2016.

vjezbe-difrfv.dvi

Skalarne funkcije više varijabli Parcijalne derivacije Skalarne funkcije više varijabli i parcijalne derivacije Franka Miriam Brückler

(Microsoft Word - Rje\232enja zadataka)

Microsoft Word - 15ms261

(Microsoft Word - MATB - kolovoz osnovna razina - rje\232enja zadataka)

Microsoft Word - Rjesenja zadataka

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj vi\232a razina - rje\232enja)

Uvod u obične diferencijalne jednadžbe Metoda separacije varijabli Obične diferencijalne jednadžbe Franka Miriam Brückler

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - studeni osnovna razina - rje\232enja)

Slide 1

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU PRIRODOSLOVNO MATEMATIČKI FAKULTET MATEMATIČKI ODSJEK Ivana Šore REKURZIVNOST REALNIH FUNKCIJA Diplomski rad Voditelj rada: doc.

Microsoft Word - 6ms001

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - rujan vi\232a razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz ni\236a razina - rje\232enja)

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA MJERA I INTEGRAL završni ispit 6. srpnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori nisu dozvoljeni!) 1.

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA MJERA I INTEGRAL 2. kolokvij 29. lipnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori nisu dozvoljeni!) 1. (

(Microsoft Word - MATB - kolovoz vi\232a razina - rje\232enja zadataka)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

LINEARNA ALGEBRA 2 Popravni kolokvij srijeda, 13. velja e Zadatak 1. ( 7 + 5=12 bodova) Zadan je potprostor L = {(x 1, x 2, x 3, x 4 ) C 4 : x 1

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - rujan osnovna razina - rje\232enja)

Hej hej bojiš se matematike? Ma nema potrebe! Dobra priprema je pola obavljenog posla, a da bi bio izvrsno pripremljen tu uskačemo mi iz Štreberaja. D

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj osnovna razina - rje\232enja)

MAT-KOL (Banja Luka) XXIV (2)(2018), DOI: /МК S ISSN (o) ISSN (o) Klasa s

8. predavanje Vladimir Dananić 17. travnja Vladimir Dananić () 8. predavanje 17. travnja / 14

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj vi\232a razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - 1. doma\346a zada\346a)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

(Microsoft Word vje\236ba - LIMES FUNKCIJE.doc)

9. : , ( )

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA 1. (ukupno 6 bodova) MJERA I INTEGRAL 1. kolokvij 5. svibnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori n

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj vi\232a razina - rje\232enja)

Nastavno pismo 3

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj osnovna razina - rje\232enja)

Sadržaj 1 Diskretan slučajan vektor Definicija slučajnog vektora Diskretan slučajan vektor

СТРАХИЊА РАДИЋ КЛАСИФИКАЦИJА ИЗОМЕТРИJА И СЛИЧНОСТИ Према књизи [1], свака изометриjа σ се може представити ком позици - jом неке транслациjе за векто

ZADACI ZA VJEŽBU 1. Dokažite da vrijedi: (a) (A \ B) (B \ A) = (A B) (A C B C ), (b) A \ (B \ C) = (A C) (A \ B), (c) (A B) \ C = (A \ C) (B \ C). 2.

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA 1. (ukupno 6 bodova) MJERA I INTEGRAL 1. kolokvij 4. svibnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori n

Zadaci s rješenjima, a ujedno i s postupkom rada biti će nadopunjavani tokom čitave školske godine

2. Globalna svojstva realnih funkcija Denicija 2.1 Za funkciju f : A kaemo da je:! R; A R ome dena odozgor ako postoji M 2 R takav da je (8x 2 A) (f (

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - kolovoz osnovna razina - rje\232enja)

CIJELI BROJEVI 1.) Kako još nazivamo pozitivne cijele brojeve? 1.) Za što je oznaka? 2.) Ispiši skup prirodnih brojeva! 3.) Kako označavamo skup priro

Matrice. Algebarske operacije s matricama. - Predavanje I

Konstruktivne metode u geometriji prema predavanjima profesora Vladimira Voleneca verzija: 12. lipnja 2019.

UAAG Osnovne algebarske strukture 5. Vektorski prostori Borka Jadrijević

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj vi\232a razina - rje\232enja)

2. Globalna svojstva realnih funkcija Denicija 2.1 Za funkciju f : A kaemo da je:! R; A R ome dena odozgor ako postoji M 2 R takav da je (8x 2 A) (f (

Microsoft Word - Dopunski_zadaci_iz_MFII_uz_III_kolokvij.doc

JMBAG IME I PREZIME BROJ BODOVA 1. (ukupno 20 bodova) MJERA I INTEGRAL Popravni ispit 7. rujna (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori

(Microsoft Word - Rje\232enja zadataka)

Microsoft Word - Pripremni zadatci za demonstrature

SFERNA I HIPERBOLIČKA TRIGONOMETRIJA IVA KAVČIĆ1 I VEDRAN KRČADINAC2 1. Uvod Osnovna zadaća trigonometrije je odredivanje nepoznatih veličina trokuta

Sveučilište u Splitu Fakultet prirodoslovno-matematičkih znanosti i odgojnih područja Zavod za fiziku Pripremni tečaj za studente prve godine INTEGRAL

Matematika 1 - izborna

7. predavanje Vladimir Dananić 14. studenoga Vladimir Dananić () 7. predavanje 14. studenoga / 16

CVRSTOCA

Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku Odjel za matematiku Sveučilišni preddiplomski studij matematike Ana Vilić Unitarni operatori Završni rad Osije

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - svibanj vi\232a razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - rujan vi\232a razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj vi\232a razina - rje\232enja)

Matematka 1 Zadaci za vežbe Oktobar Uvod 1.1. Izračunati vrednost izraza (bez upotrebe pomoćnih sredstava): ( ) [ a) : b) 3 3

07jeli.DVI

Konacne grupe, dizajni i kodovi

Dvostruki integrali Matematika 2 Erna Begović Kovač, Literatura: I. Gusić, Lekcije iz Matematike 2

1 Konusni preseci (drugim rečima: kružnica, elipsa, hiperbola i parabola) Definicija 0.1 Algebarska kriva drugog reda u ravni jeste skup tačaka opisan

Grupiranje podataka: pristupi, metode i primjene, ljetni semestar 2013./ Standardizacija podataka Predavanja i vježbe 8 Ako su podaci zadani

ФАКУЛТЕТ ОРГАНИЗАЦИОНИХ НАУКА

Analiticka geometrija

MATEMATIKA viša razina MATA.29.HR.R.K1.24 MAT A D-S MAT A D-S029.indd :30:29

Vektorske funkcije i polja Mate Kosor / 23

Microsoft Word - ETH2_EM_Amperov i generalisani Amperov zakon - za sajt

m3b.dvi

Microsoft Word - Rijeseni primjeri 15 vjezbe iz Mehanike fluida I.doc

10_Perdavanja_OPE [Compatibility Mode]

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - prosinac vi\232a razina - rje\232enja)

Elementarna matematika 1 - Oblici matematickog mišljenja

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - prosinac vi\232a razina - rje\232enja)

(Microsoft Word - MATA - ljeto rje\232enja)

Microsoft Word - 12ms121

UDŽBENIK 2. dio

Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku Odjel za matematiku Marinela Bockovac Inverzija u ravnini i primjene Diplomski rad Osijek, 2018.

gt3b.dvi

DRŽAVNO NATJECANJE IZ MATEMATIKE Primošten, 4.travnja-6.travnja razred-rješenja OVDJE SU DANI NEKI NAČINI RJEŠAVANJA ZADATAKA. UKOLIKO UČENIK

8. ( )

Test iz Linearne algebre i Linearne algebre A qetvrti tok, U zavisnosti od realnog parametra λ rexiti sistem jednaqina x + y + z = λ x +

ŽUPANIJSKO NATJECANJE IZ MATEMATIKE 1. razred srednja škola A varijanta 28. veljače AKO UČENIK IMA DRUGAČIJI POSTUPAK RJEŠAVANJA ZADATKA, POVJER

Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku Odjel za matematiku Sveučilišni preddiplomski studij matematike Karolina Novaković Derivacija funkcije i prim

Newtonova metoda za rješavanje nelinearne jednadžbe f(x)=0

(Microsoft Word - Dr\236avna matura - lipanj vi\232a razina - rje\232enja)

4.1 The Concepts of Force and Mass

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, RAČUNARSTVA I INFORMACIJSKIH TEHNOLOGIJA Sveučilišni studij VEKTORSKA FUNKCIJ

Транскрипт:

6 Frenet- Serret-ove formule x : 0,L Neka je regularna parametrizaija krivulje C u prostoru parametru s ) zadana vektorskom jednadžbom: x s x s i y s j z s k x s, y s, z s C za svaki 0, L Pritom je zbog regularnosti: Pretpostavimo da je x ' s 0 ili ekvivalentno: x ' s 0 x '' s 0, tj s 0 za svaki 0, L s, L 0 Podsjetimo se, ako pretpostavimo da nijedna točka T x s, y s, z s (po prirodnom s za svaki s 0, L na krivulji C nije točka izravnavanja (vidi komentar na str 58 i definiiju 5), onda se u svakoj točki T krivulje C može T s, N s,b s postaviti trobrid pratio, tj ortonormirani skup U nastavku ćemo odrediti derivaije vektorskih funkija T s dt s dn s dbs Uočimo da je T ' s, N ' s, B' s ds ds ds Teorem 6 (Frenet-Serret) Neka je regularna krivulja C u prostoru je s 0 za svaki s 0, L Tada je:, Ns i Bs za svaki s 0, L parametrizirana prirodnim parametrom s takva da T' s s Ns N ' s s T s s B s B' s s N s Uočimo da formula (55) direktno proizlazi iz definiije jediničnog vektora glavne normale i T ' s definiije prve zakrivljenosti Dakle, iz Ns proizlazi: T' s s Ns s Dokažimo formulu (57) Uočimo da je Bs, stoga primjenom leme 4 proizlazi: Bs B' s 0, odnosno Bs B' s na osnovu čega zaključujemo da B' s može biti kolinearan sa bilo kojim vektorom koji leži u oskulaionoj ravnini ili speijalno sa jediničnim vektorom tangente T s ili jediničnim vektorom glavne normale Ns (55) (56) (57) 59

B' s T s Provjerimo najprije u kojem su odnosu i B s T s B s T s 0 Primijetimo: povlači: Primjenom leme 4 i prve Frenet-Serret-ove formule (koju smo prethodno dokazali) dobivamo: B' sts Bs T ' s Bs s N s s Bs Ns 0 0 B' s T s B' s T s i B' s Bs proizlazi: B' s Ns Jasno, B' s Ts i B' s Bs podrazumijeva da je B' s ortogonalan na bilo koji vektor iz rektifikaione ravnine (vidi str 50), što ima za posljediu da su B' s i N s B' s s N s s s odakle proizlazi da je: Sada se lako vidi da iz kolinearani, tj Treba još dokazati da je Iz definiije 5 imamo da je: s B' s Ns, odakle dobivamo: s N s B' s N s N s Podsjetimo se da za skalarni produkt vektora općenito ne vrijedi svojstvo asoijativnosti a b a b a S druge strane imamo: i su kolinearni vektori Primjenom navedenog i dokazane činjenie da su što povlači da je: odnosno: B' s s N s B' s i N s B' s N s N s B' s N s N s kolinearani imamo: s N s B' s N s N s B' s N s Time je dokazana formula (57) Dokažimo sada formulu (56) Deriviranjem identiteta Ns BsT s dobivamo: N ' s B' s T s BsT ' s odakle primjenom (dokazanih) formula (55) i (57) proizlazi: N ' s s N s T s Bs s N s s N s T s s Bs N s odnosno N ' s st s s Bs Pritom smo koristili da je trobrid pratio T s, N s,bs B s Ts desno orijentiran za svaki s 0, L 60

Komentar 6 Formule (55), (56) i (57) zajedničkim imenom zovemo Frenet-Serret-ovim formulama, koje u matričnom obliku prikazujemo sljedećom matričnom jednadžbom: T ' s 0 s 0 T s N ' s s 0 s Ns (58) B' s 0 s 0 Bs Matria s 0 0 s 0 0 s 0 s je koso simetrična, gdje je: s 0, s s 0, L Lema 6 C x x s regularna krivulja u prostoru Neka je parametrom s ) i neka je s 0 za svaki 0, L Jedinični vektor binormale Bs samo ako je s 0 za svaki 0, L Pretpostavimo da je s (parametrizirana prirodnim je konstantan vektor u svakoj točki regularne krivulje C ako i s Bs B (konstantan vektor) za svaki s 0, L Tada je: svaki s 0, L, stoga iz treće Frenet-Serret-ove formule B' s s N s da je s 0 za svaki s 0, L Uočimo da uvjet s 0 povlači N s 0 s 0 s N s 0 proizlazi: s 0 s Obrat: neka je s 0 za svaki s 0, L B' s 0 s, što povlači da je Bs B konstantan vektor za svaki 0, L Teorem 64 Neka je C x x s regularna krivulja u prostoru B' s 0 za direktno proizlazi, stoga iz Tada iz treće Frenet-Serret-ove formule proizlazi s s 0, L Krivulja C je ravninska ako i samo ako je s 0 za svaki 0, L Ako je regularna krivulja krivulja C leži u bilo kojoj ravnini prostora takva da je s 0 s za svaki N s C x xs ravninska, tj ako regularna T s, onda je binormala konstantna u svakoj točki te krivulje C, stoga primjenom leme 6 proizlazi da je s 0 za svaki 0, L s C 6

Obrat: neka je C x x s regularna krivulja u prostoru takva da je u svakoj njenoj točki torzija jednaka nuli Pritom se podrazumijeva da nijedna točka regularne krivulje C nije točka izravnavanja, što je posljedia uvjeta s 0 s 0, L za svaki Primjenom leme 6 imamo da iz pretpostavke s 0 za svaki 0, L Bs B konstantan vektor za svaki s 0, L s proizlazi da je Drugim riječima, u svakoj točki regularne krivulje C u prostoru imamo ortonormiranu bazu T s, N s, B, gdje je binormala u svakoj točki te krivulje neki konstantan fiksan vektor (određen svojim smjerom, duljinom i orijentaijom), što ima za posljediu da krivulja C mora ležati u nekoj ravnini prostora Time je C ravninska krivulja na koju je ortogonalna fiksna binormala B Komentar 65 Ako je torzija u svakoj točki regularne krivulje C jednaka nuli ili ekvivalentno ako je jedinični vektor binormale B s B konstantan vektor u svakoj točki krivulje C, onda krivulja C mora biti ravninska krivulja i ona ujedno leži u oskulainoj ravnini Podsjetimo se, vektor binormale je ortogonalan na oskulaionu ravninu krivulje C, koju razapinju vektori i T s Zaključujemo: Ns Ako je C regularna ravninska krivulja, onda je s 0 i B svaki s 0, L Propoziija 66 s B (konstantan vektor) za Time su Frenet-Serret-ove formule ravninske krivulje C dane sa: T' s s Ns, (59) N ' s s T s (60) Regularna ravninska krivulja C je kružnia ako i samo ako je fleksija u svakoj njenoj točki jednaka fiksiranom konstantnom strogo pozitivnom realnom broju Ako je regularna ravninska krivulja kružnia polumjera r 0, onda je fleksija u svakoj točki kružnie obrnuto proporionalna svom polumjeru r 0 (vidi primjer 54) Obrat: pretpostavimo da je C regularna ravninska krivulja, takva da je fleksija u svakoj njenoj točki jednaka nekom fiksiranom konstantnom strogo pozitivnom realnom broju, tj neka je: 6

takva da je s za svaki 0, L C x s x s i y s j, (6) s, gdje je 0 ( je fiksan realan broj) Tada primjenom Frenet-Serret-ovih formula (59) i (60) na danu ravninsku krivulju C imamo: T' s N s N ' s T s, y j O i x s N s T s t C s T s T x s, y s x Primijetimo: N s T s os s i sin s j T s, stoga imamo: (6) N s os s i sin s j odnosno: N s sin s i os s j Deriviranjem jediničnog vektora tangente (6) dobivamo: T ' s ' s sin s i ' s os s j ' s sin s i os s j odnosno Uzimajući u obzir da je T' s N s T' ' N s s s direktno proizlazi: ' s odakle je: s s k i s k j, s s k T os sin gdje je k bilo koji realan broj (konstanta) Nadalje, iz x ' s T s proizlazi: x s T s ds x s i os s k ds j sin s k ds odnosno Rješavanjem dobivenih integrala metodom supstituije proizlazi: os s k ds sin s k, sin s k ds os s k 6

odnosno xs sin s k i os s k j, (6) sin os gdje je: x s s k, y s s k Sada se lako vidi da vrijedi x s y s (64) Primijetimo da je sa (64) dana jednadžba kružnie polumjera 0 sa središtem u točki, Napomena: U speijalnom slučaju za 0 iz jednadžbe (6) dobivamo: xs sin s k i os s k j, sin os, odakle proizlazi: x s s k, y s s k čime se dobiva: xs ys jednadžba kružnie polumjera 0 sa središtem u ishodištu pravokutnog koordinatnog sustava Zaključak: Propoziijom 66 pokazali smo da je kružnia jedina ravninska krivulja za koju vrijedi da je u svakoj njezinoj točki fleksija jednaka nekom fiksnom strogo pozitivnom realnom broju Pritom je fleksija kružnie obrnuto proporionalna polumjeru te kružnie Propoziijom 56 pokazali smo da je prava jedina ravninska krivulja za koju vrijedi da je u svakoj njegovoj točki fleksija jednaka nuli 64