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

Слични документи
Pitanja iz geometrije za pismeni i usmeni (I smer, druga godina) Srdjan Vukmirović, Tijana Šukilovic, Marijana Babić januar Teorijska pitanja

Microsoft Word - Domacii zadatak Vektori i analiticka geometrija OK.doc

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

Analiticka geometrija

Pitanja iz geometrije za pismeni i usmeni (I smer, druga godina) Tijana Šukilović, Miloš Antić, Nenad Lazić 19. decembar Teorijska pitanja 1. V

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

RG_V_05_Transformacije 3D

Ravno kretanje krutog tela

1 Polinomi jedne promenljive Neka je K polje. Izraz P (x) = a 0 + a 1 x + + a n x n = n a k x k, x K, naziva se algebarski polinom po x nad poljem K.

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

Microsoft PowerPoint - ravno kretanje [Compatibility Mode]

Microsoft Word - 15ms261

MAT-KOL (Banja Luka) Matematički kolokvijum XIV(3)(2008), DEVET RJEŠENJA JEDNOG ZADATKA IZ GEOMETRIJE Dr Šefket Arslanagić 1 i Alija Miminagić 2

Microsoft PowerPoint - predavanje_sile_primena_2013

Microsoft Word - ETH2_EM_Amperov i generalisani Amperov zakon - za sajt

Geometrija molekula

1. GRUPA Pismeni ispit iz MATEMATIKE Prezime i ime broj indeksa 1. (15 poena) Rexiti matriqnu jednaqinu 3XB T + XA = B, pri qemu

6-8. ČAS Celobrojno programiranje Rešavamo sledeći poblem celobrojnog programiranja: Gde pretpostavljamo da je A celobrojna matrica dimenzije,. Takođe

Талесова 1 теорема и примене - неки задаци из збирке Дефинициjа 1: Нека су a и b две дужи чиjе су дужине изражене преко мерне jединице k > 0, тако да

ALGEBRA I (2010/11)

ФАКУЛТЕТ ОРГАНИЗАЦИОНИХ НАУКА

PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET U NIŠU DEPARTMAN ZA MATEMATIKU I INFORMATIKU ZADACI SA REŠENJIMA SA PRIJEMNOG ISPITA IZ MATEMATIKE, JUN Odrediti

My_ST_FTNIspiti_Free

Zadaci iz Nacrtne geometrije za pripremu apsolvenata Srdjan Vukmirović 27. novembar Projektivna geometrija 1.1 Koordinatni pristup 1. (Zadatak

Celobrojno programiranje Rešavamo sledeći poblem celobrojnog programiranja: min c T x Ax = b x 0 x Z n Gde pretpostavljamo da je A celobrojna matrica

Univerzitet u Beogradu Elektrotehnički fakultet Katedra za energetske pretvarače i pogone ISPIT IZ SINHRONIH MAŠINA (13E013SIM) 1. Poznati su podaci o

Microsoft Word - predavanje8

Analiticka geometrija

ЕНЕРГЕТСКИ ПРЕТВАРАЧИ септембар 2005

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

PITANJA I ZADACI ZA II KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE I Pitanja o nizovima Nizovi Realni niz i njegov podniz. Tačka nagomilavanja niza i granična vrednost(l

1. Vrednost izraza jednaka je: Rexenje Direktnim raqunom dobija se = 4 9, ili kra e S = 1 ( 1 1

1.NASTAVNI PLAN I PROGRAM ZA PRVI RAZRED GIMNAZIJE.pdf

Analiticka geometrija

Microsoft Word - 09_Frenetove formule

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

ЗАДАЦИ ИЗ МАТЕМАТИКЕ ЗА ПРИПРЕМАЊЕ ЗАВРШНОГ ИСПИТА

Microsoft Word - IZVODI ZADACI _2.deo_

Microsoft Word - NULE FUNKCIJE I ZNAK FUNKCIJE.doc

9. : , ( )

Математика 1. Посматрај слику и одреди елементе скуупова: а) б) в) средњи ниво А={ } B={ } А B={ } А B={ } А B={ } B А={ } А={ } B={ } А B={ } А B={ }

ТРОУГАО БРЗИНА и математичка неисправност Лоренцове трансформације у специјалној теорији релативности Александар Вукеља www.

kolokvijum_resenja.dvi

UAAG Osnovne algebarske strukture 5. Vektorski prostori Borka Jadrijević

Microsoft Word - KVADRATNA FUNKCIJA.doc

Microsoft PowerPoint - Teorija kretanja vozila-predavanje 3.1.ppt

Microsoft Word - 6ms001

My_P_Trigo_Zbir_Free

Microsoft Word - Ispitivanje toka i grafik funkcije V deo

Microsoft Word - GRAFICI TRIGONOMETRIJSKIH FUNKCIJA-II deo.doc

Орт колоквијум

Mate_Izvodi [Compatibility Mode]

Microsoft Word - 13pavliskova

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

Rokovi iz Matematike 1 za studente Fakulteta za fiziqku hemiju Ivan Dimitrijevi, Tijana Xukilovi 1. Rexiti jednaqinu z 4 + i 1 i+1 = 0. MATEMATIKA 1 {

ЕНЕРГЕТСКИ ПРЕТВАРАЧИ септембар 2005

My_P_Red_Bin_Zbir_Free

СТЕПЕН појам и особине

Microsoft Word - TAcKA i PRAVA3.godina.doc

I колоквијум из Основа рачунарске технике I СИ- 2017/2018 ( ) Р е ш е њ е Задатак 1 Тачка А Потребно је прво пронаћи вредности функција f(x

8. razred kriteriji pravi

Vektorske funkcije i polja Mate Kosor / 23

Microsoft Word - AIDA2kolokvijumRsmerResenja.doc

untitled

Алгебарски изрази 1. Запиши пет произвољних бројевних израза. 2. Израчунај вредност израза: а) : ; б) : (

Univerzitet u Nišu Prirodno matematički fakultet Departman za matematiku Master rad Grupe kretanja. Izometrijske transformacije i njihove grupe Studen

kvadratna jednačina - zadaci za vežbanje (Vladimir Marinkov).nb 1 Kvadratna jednačina 1. Rešiti jednačine: a x 2 81 b 2 x 2 50 c 4 x d x 1

VISOKA TEHNI^KA [KOLA STRUKOVNIH STUDIJA MILORADOVI] MIROLJUB M A T E M A T I K A NERE[ENI ZADACI ZA PRIJEMNI ISPIT AGRONOMIJA, EKOLOGIJA, E

Microsoft Word - PARNOST i NEPARNOST FUNKCIJE.PERIODICNOST

PRIRODNO MATEMATIČKI FAKULTET U NIŠU DEPARTMAN ZA RAČUNARSKE NAUKE Utorak, godine PRIJEMNI ISPIT IZ INFORMATIKE 1. Koja od navedenih ekste

Microsoft Word - 4.Ee1.AC-DC_pretvaraci.10

GEOMETRIJA 2 zadaci po kojima se dre vebe PODUDARNOST 1. (Sreda linija trougla) Ako su B 1 i C 1 sredixta dui CA i BA trougla ABC, onda su prave BC i

Skripte2013

vjezbe-difrfv.dvi

MAT-KOL (Banja Luka) XXIII (4)(2017), DOI: /МК Ž ISSN (o) ISSN (o) ЈЕДНА

EНЕРГЕТСКИ ПРЕТВАРАЧИ 1 јануар Трофазни једнострани исправљач прикључен је на круту мрежу 3x380V, 50Hz преко трансформатора у спрези Dy, као

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

Орт колоквијум

PowerPoint Presentation

Microsoft Word - 7. cas za studente.doc

Naziv studija

Република Србија МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ, НАУКЕ и технолошког развоја ЗАВОД ЗА ВРЕДНОВАЊЕ КВАЛИТЕТА ОБРАЗОВАЊА И ВАСПИТАЊА ЗАВРШНИ ИСПИТ НА КРАЈУ ОСНОВН

Microsoft Word - 1.Operacije i zakoni operacija

Орт колоквијум

Ukoliko Vam za bilo koji zadatak treba pomoć, slobodno pozovite. Postoji mogućnost kompletnog kursa, kao i individualnih časova. Zadatke prikupio i ot

Veeeeeliki brojevi

Microsoft Word - IZVODI ZADACI _I deo_.doc

Geometrija I–smer - deo 4: Krive u ravni

Microsoft PowerPoint - STABILNOST KONSTRUKCIJA 4_19 [Compatibility Mode]

Algebarski izrazi (4. dio)

Математика основни ниво 1. Одреди елементе скупова A, B, C: a) б) A = B = C = 2. Запиши елементе скупова A, B, C на основу слике: A = B = C = 3. Броје

Динамика крутог тела

MAT-KOL (Banja Luka) XXV (1)(2019), DOI: /МК A ISSN (o) ISSN (o) JOŠ JEDAN DO

Microsoft Word - 4.Ucenik razlikuje direktno i obrnuto proporcionalne velicine, zna linearnu funkciju i graficki interpretira n

Microsoft Word - SIORT1_2019_K1_resenje.docx

Vjezbe 1.dvi

ДРУШТВО ФИЗИЧАРА СРБИЈЕ МИНИСТАРСТВО ПРОСВЕТЕ И СПОРТА РЕПУБЛИКЕ СРБИЈЕ Задаци за републичко такмичење ученика средњих школа 2006/2007 године I разред

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

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

Орт колоквијум

Транскрипт:

СТРАХИЊА РАДИЋ КЛАСИФИКАЦИJА ИЗОМЕТРИJА И СЛИЧНОСТИ Према књизи [1], свака изометриjа σ се може представити ком позици - jом неке транслациjе за вектор a (коjи може бити и дужине нула) и неке изометриjе ω, коjа може бити и (идентичко пресликавање афиног простора коjе jе уjедно и изометриjа), и коjа уз то и ма и бар jедн у фиксн у тачку: σ = τ a ω. Такође, свака изометриjа σ зависи од свог линеарног дела, σ, коjи има исту матрицу пресликавања mat σ = [σ] e = A у односу на базу e директрисе V афиног простора A као и сама та изометриjа σ. Пресликавање jе изометриjа уколико за његову матрицу пресликавања A у бази e важи A T A = E 3. У зависности од тога да ли jе детерминанта det A већа или мања од нуле изометриjа σ ће бити директна (за det A > 0) или индиректна (за det A < 0). Одговараjући фиксни елементи, као на пример, права коjа jе оса осне ротациjе, или раван коjа jе основа раванске рефлексиjе, се могу добити преко одговараjућих сопствених потпростора коjи су генерисани сопственим векторима матрице [σ] e. Важно jе знати да увек постоjи ортонормирана база f чиjа jе основа бар jедан од сопствених вектора те матрице, у коjоj jе матрица [σ] f облика: 1 0 0 0 cos θ sin θ за директне изометриjе, или 0 sin θ cos θ 1 0 0 0 cos θ sin θ за индиректне изометриjе. 0 sin θ cos θ Свака сличност се може представити као композициjа jедне хомотетиjе η и jедне изометриjе ω: σ = η ω. Пресликавање jе сличност уколико за његову матрицу пресликавања A у бази e важи A T A = α 2 E 3, где jе α коефициjент те сличности. Уколико хомотетиjа η ниjе (α 1), њена матрица у бази e jе [η] e = α E 3, што значи да важи [ω] e = 1 α [σ] e. [верзиjа 0.2 од 18.09.2008.] Погледаjмо сада како се могу класификовати изометриjе равни (jер су изометриjе праве тривиjалне и њихову класификациjу остављам за вежбу читаоцу). 1

Напомена. У следеће две таблице израз фиксне тачке означава фиксне тачке изоме т риjе ω (елементе простора фиксних тачака ω ), а не из ометри jе σ. Ако изометриjа σ = τ a ω има фиксне тачке, то значи да jе вектор a коjи jе основа транслациjе τ a jеднак нула-вектору, па jе τ a и σ = ω. У супротном, изометриjа σ нема фиксних тачака, што не важи за изометриjу ω, коjа мора да има бар jедну фиксну тачку. КЛАСИФИКАЦИJА ИЗОМЕТРИJА РАВНИ Броj фиксних тачака и њихов узаjамни положаj Назив изометриjе ω Назив изометриjе σ директне (кретања) det A > 0 3 или више неколинеарних ω = E 2 тачно 1 ω = S, (S jе тачка) ротациjа (око тачке S) (као и ω), ако jе τ a, транслациjа (иста као и τ a) ротациjа (иста као и ω, jер jе a ω = {S}, па jе τ a ) индиректне det A < 0 2 или више кол инеарн их ω = ( jе права) [осна] ) (са осом ) [осна] ако jе τ a, тj. a = 0, клизаjућа ) Рефлексиjе су симетриjе чиjе су основе хиперравни ([1], стр. 139.). Дакле, све рефлексиjе су симетриjе, али обрнуто не мора да важи. 2

Слично претходноj класификациjи изометриjа равни, можемо класификовати и изометриjе простора E 3 : КЛАСИФИКАЦИJА ИЗОМЕТРИJА ПРОСТОРА Броj фиксних тачака и њихов узаjамни положаj Назив изометриjе ω Назив изометриjе σ директне (кретања) det A > 0 3 или више некопла нарних ω = E 3 2 или више колинеарних ω =, ( jе права) ротациjа простора (са осом и углом Θ) (као и ω), ако jе τ a, транслациjа (иста као и τ a) ротациjа простора (иста као и ω), ако jе τ a, завоjно кретање индиректне det A < 0 3 или више копла нарн их ω = Π (Π jе раван) тачно 1 ω = {S} (S jе тачка) [раванска] (са основом Π) ротациона (композициjа ротациjе ρ,θ и симетриjе σ Π, Π ) [раванска] ако jе τ a, клизаjућа ротациона (иста као и ω), jер jе транслациjа τ a овде обавезно 3

Пример. У афином простору E 3 дата jе трансформациjа Φ своjим формулама у односу на ортонормирани репер Oe: x = 4 + 1 ( 5x 40y 20z), y = 2 + 1 (8x +19y 40z), z = 4 + 1 ( 44x +8y 5z). Доказати да jе Φ изометриjа, одредити основне компоненте и скицирати путањ у тачке. [6. задатак, jануар 2003.] Решењ е. Матрица линеарног дела пресликавања Φ у бази e jе: [Φ] e = A = 1 5 40 20 8 19 40. 44 8 5 Важи: A T A = 1 5 8 44 5 40 20 40 19 8 2 8 19 40 = 1 20 40 5 44 8 5 2 2 E 3 = E 3, па jе пресликавање Φ изометриjа, што значи да важи Φ = τ a ω, где jе ω изометриjа са бар jедном фиксном тачком, а τ a транслациjа за вектор a. Нека jе Â матрица изометриjе Φ у односу на репер Oe, Â = [Φ] Oe, и нека jе X вектор (x, y, z,1) T. Решимо систем ÂX = X. Биће: 50x 40y 20z +180 = 0, z = 5 x 2y +9, 8x 26y 40z +90 = 0, 2 44x +8y 50z +180 = 0. 0 = 108x +54y 270, y = 2x +5, x = 2, z = 3 2 x 1, y = 1, z = 2. Дакле, Φ има тачно jедну фиксну тачку S = (2,1,2), па jе транслациjа τ a (у супротном, Φ не би уопште имала фиксних тачака). То, према таблици класификациjе изометриjа простора са стране 3, значи да jе Φ ротациона р ефлексиjа. Међутим, ми треба да пронађемо и њене компоненте, ρ,θ и σ Π, односно одговараjуће фиксне афине потпросторе и Π, као и угао Θ. Нађимо зато сопствене вредности и сопствене векторе матрице линеарног дела изометриjе Φ. Имамо: 4

5 k A (λ) = det(a λ E 3 ) = λ 40 20 8 19 λ 40 44 8 5 λ = ( = 5 )( (19 )( λ λ 5 ) λ + 8 40 ) 8 ( 40 ( 5 ) + λ + 8 20 ) 44 ( 40 40 + 20 ( 19 )) λ = = λ 3 + 1 5 λ2 + 1 5 λ 1 = = 1 5 λ (λ +1) (λ3 +1) = (λ +1) (λ 2 6 ) 5 λ +1, па пошто jе λ = 1 jедина реална нула полинома k A (λ), матрица A има само jедан сопствени вектор, коjи се добиjа из jедначине (A λ E 3 ) X = 0 3, за λ = 1 и 0 3 = (0,0,0) T. Ако ставимо λ = 0 у jедначину k A (λ) = det(a λ E 3 ), добиjамо детерминанту матрице A, det A = 1 < 0, што значи да jе Φ индиректна изометриjа, што додатно потврђуjе да jе Φ ротациона : Φ = ω = σ Π ρ,θ. Сада само остаjе да се одреде раван Π (одређена фиксном тачком S и сопственим вектором f 1 ), права (одређена фиксном тачком S и векторима f 2 и f 3 коjи са f 1 чине ортонормирану базу) и угао Θ. Одредимо сопствени вектор f 1 : 1 (40x 40y 20z) = 0, 1 (A + E 3 ) X = 0 3 (8x +64y 40z) = 0, 1 а из услова f 1 = 1 имамо: ( 44x +8y +40z) = 0. { z = 2(x y), x = 2y. { z = 2y, x = 2y., x 2 + y 2 + z 2 = 1 4y 2 + y 2 +4y 2 = 1 y = 1 3, па jе x = z = 2 3 и f 1 = ( 2 3, 1 3, 2 T 3) jе сопствени вектор матрице A. 5

Фиксна тачка S = (2,1,2) и сопствени вектор f 1 формираjу праву = S, f 1, : x 2 2/3 = y 1 1/3 = z 2 2/3, коjа jе оса ротациjе ρ,θ. Пошто jе раван Π, управна на осу, основа раванске рефлексиjе σ Π, формираjмо базу {f 2, f 3 } равни Π на следећи начин: f 2 f 1 f 2 f 1 = 0 2 3 f 21 + 1 3 f 22 + 2 3 f 23 = 0 = f 23 = f 21 1 2 f 22; Из ове формуле и услова f 2 = 1 имамо f21 2 + f2 22 + f2 23 = 1 f2 21 + f2 22 (f + 21 2 + f 21f 22 + 1 ) 4 f2 22 = 1 5 4 f2 22 + f 21f 22 +(2f21 2 1) = 0 f 211;2 = f 21 ± f21 2 5 (2f2 21 1). 5/2 Да би последња jеднакост имала реалних решења, неопходно jе да буде 5 9f 2 21 0 f 21 5 3. Нека jе f 21 = 1 3. Имамо: f 221;2 = 2 15 ± 4 5 = f 22 1 = 2 3 f 22 2 = 14 15. Узмимо f 22 = 2 3. Сада jе f 23 = 2 3, па jе ( 1 f 2 = 3, 2 ) T. 3, 2 3 Вектор f 3 се може добити као векторски производ f 1 f 2 : ı j k ( f 3 = f 1 f 2 = 2/3 1/3 2/3 1/3 2/3 2/3 = 2 3, 2 3, 1 )T, 3 па jе f = 2/3 1/3, 1/2 2/3, 2/3 2/3. 2/3 2/3 1/3 6

Одатле jе матрица пресликавања са базе e на f jеднака: 10 P T AP = P T 40 40 5 80 + 40 10 80 20 16 + 19 80 8 + 38 + 80 16 + 38 40 = 88 + 8 10 44 + 16 + 10 88 + 16 5 2/3 1/3 2/3 2/3 1/3 2/3 = 1/3 2/3 2/3 1/3 14/15 2/15 = 2/3 2/3 1/3 2/3 2/15 11/15 4 9 1 9 4 2 9 9 + 14 4 4 9 2 + 22 = 2 9 2 9 + 4 9 1 9 + 28 + 4 2 9 4 28 = 1 0 0 0 3/5 4/5, 4 9 2 9 2 2 9 9 + 28 2 4 9 4 + 11 0 4/5 3/5 па jе Θ = arccos 3 5. Раван Π jе, као што jе већ речено, одређена фиксном тачком S и базом {f 2, f 3 }. Нека jе X = (x, y, z) T тачка равни Π различита од S. Тада jе SX Π, и SX = (x 2, y 1, z 2) T, па jе мешовити производ вектора SX и f 2, f 3 jеднак нули: [ SX, f2, f 3 ] = 0 x 2 y 1 z 2 1/3 2/3 2/3 2/3 2/3 1/3 = 0 2 3 x + 1 3 y + 2 z 3 = 0. 3 Ова последња jедначина представља jедначину равни Π. где jе Дакле, Φ jе ротациона, : Π : Φ = ρ,θ σ Π, x 2 2/3 = y 1 1/3 = z 2 2/3, 2 3 x + 1 3 y + 2 z 3 = 0, и 3 Θ = arccos 3 5. 7

Класификациjа сличности Као што jе већ речено, свака сличност σ се може представити као композициjа σ = η ω, где jе η хомотетиjа, а ω изометриjа. Сличности се разликуjу од изометриjа по томе што им jе jедна од компонената хомотетиjа, уместо транслациjе. Хомотетиjа увек има бар jедну фиксну тачку, центар хомотетиjе, па стога и сличности мораjу да имаjу бар jедну фиксну тачку. Ако изузмемо ту посебност, као и чињеницу да изометриjа ω коjа jе саставни део сличности σ = η ω не мора да има фиксних тачака, њу проучавамо потпуно исто као у случаjу изометриjе σ = τ a ω. ИЗВОРИ [1] Gojko Kalajdˇzić, Mirjana Dorić: Geometrija (materijal za studente), Beograd, 2003. 8