Квадрику общего вида в - мерном пространстве можно рассматривать как сечение
конуса (32)
в
-мерном пространстве -мерной плоскостью, не проходящей
через его вершину. В самомделе, уравнение (2) можно записать в виде (33)
(33)
где
— матрица
-го порядка, следовательно, квадрику (2) можно рассматривать
как пересечение конуса (34)
(34)
в
-пространстве -мерной плоскостью
.
Заметим, что для квадрики (2) совпадает с определителем
для конуса (34), т.е. в том случае,
когда конус (34) является центральной квадрикой, он высекает из
плоскости
невырожденную квадрику (2).
1.6.3. Параболоиды
Рассмотрим теперь невырожденные нецентральные
квадрики. Нецентральная квадрика может быть невырожденной только в том случае,
когда , так как определитель матрицы
не может быть отличен от нуля, если ранг матрицы
меньше
. (Тогда в матрице
будет 2 пропорциональные строки, тогда определитель равен 0)
Поэтому в этом случае в уравнении (22) квадрики,
приведенном к главным направлениям, отличны от нуля из чисел
и уравнение (22) можно переписать в виде (35)
(35)
Рассматривая уравнение (35) без слагаемого , мы получаем уравнение центральной
квадрики в
пространстве. Приводя уравнение этой
квадрики к ее центру, мы преобразуем уравнение (35) к виду
Коэффициенты не изменятся, так как при пепеносах матрица
является инвариантом.
Далее, перенос
преобразует это уравнение к виду
(36)
Введем обозначения
Тогда в случае, когда числа имеют одинаковые знаки, уравнение (36) можно переписать в
виде (37)
(37)
или привести к этому виду изменением направления -й координатной оси.
Поверхность (37) называется эллиптическим
параболоидом (при уравнение (37) является уравнением параболы, при
— уравнением эллиптического параболоида
- х мерного пространства).
В случае, когда числа при
имеют один знак, а при
—другой знак, уравнение (36) можно переписать в виде (38)
(38)
или привести к этому виду изменением направления -й координатной оси.
Поверхность (38) называется гиперболическим
параболоидом индекса ;
всегда
можно считать, что , так как случай
приводится к этому случаю умножением всех членов уравнения
на
и изменением направлений -й координатной оси (при
и
уравнение (38) является уравнением гиперболического
параболоида
- х мерного
пространства).
Так как матрица для параболоидов (37) и (38) имеет соответственно вид
этих матриц равны
соответственно
т.
е. , и параболоиды действительно являются невырожденными квадриками.
1.6.4. Вырожденные квадрики
В общем случае вырожденная квадрика является
нецентральной поверхностью и матрица ее оператора имеет ранг
. В этом случае в уравнении (22) квадрики, приведенном к
главным направлениям, отличны от нуля
чисел
и уравнение (22) можно переписать в виде (39)
(39)
Убирая из рассмотрения уравнения (39) слагаемые , мы получим уравнение центральной
квадрики в
пространстве. Приводя уравнение этой
квадрики к ее центру, мы преобразуем уравнение (39) к виду
(40)
(40)
Если хотя бы один из коэффициентов отличен от нуля, перенос
преобразует уравнение к виду (41)
.
(41)
Далее поворот в мерной плоскости
переводящий вектор с координатами
в вектор с координатами
переводит уравнение (41) в уравнение (42)
(42)
Так как в уравнение (42) не входят координаты это уравнение является уравнением цилиндра; так как
уравнение (42) является уравнением параболоида в
плоскости
, то поверхность (42) называется параболическим цилиндром
с
мерным основанием или, короче, с
основанием; в случае, когда параболоид в
плоскости эллиптический, будем называть цилиндр параболическим
цилиндром индекса 0, в случае, когда параболоид в
плоскости — гиперболический индекса
, будем называть цилиндр параболическим цилиндром индекса
(при
уравнение (42) является уравнением параболического цилиндра
х мерного пространства).
В случае, когда в уравнении (40) все коэффициенты
равны нулю, это уравнение принимает вид (43)
.
(43)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.