Сфера

Сфера Определение и основные свойства сферы Сфера — это множество точек, находящихся на одинаковом расстоянии от центра в трехмерном пространстве.   […]

Сфера

  • Определение и основные свойства сферы

    • Сфера — это множество точек, находящихся на одинаковом расстоянии от центра в трехмерном пространстве.  
    • Центр сферы называется центром, а радиус — r.  
    • Сфера является фундаментальным объектом в математике и встречается в природе и промышленности.  
  • Терминология и обозначения

    • Радиус используется как отрезок прямой и как её длина.  
    • Диаметр — это отрезок, соединяющий две точки на сфере и вдвое больше радиуса.  
    • Единичная сфера — это сфера с радиусом 1.  
    • Центр сфер часто находится в начале системы координат.  
  • Уравнения и параметризация

    • Сфера описывается квадратичным многочленом.  
    • Уравнение сферы с центром (x0, y0, z0) и радиусом r: f(x, y, z) = 0.  
    • Параметрическое уравнение сферы: r = const, θ изменяется от 0 до π, φ изменяется от 0 до 2π.  
  • Объем и площадь поверхности

    • Объем сферы равен V = πr3/6.  
    • Площадь поверхности сферы равна A = 4πr2.  
    • Сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди поверхностей, охватывающих данный объем.  
  • Другие геометрические свойства

    • Сфера может быть построена как поверхность, образованная поворотом окружности.  
    • Сфера — это особый тип эллипсоида вращения.  
  • Определение сферы

    • Сфера однозначно определяется четырьмя точками, не являющимися копланарными.  
    • Сфера также определяется окружностью и точкой, не лежащей в плоскости этой окружности.  
  • Пересечение сфер

    • Две сферы пересекаются по окружности, называемой радикальной плоскостью.  
    • Угол между сферами в точке пересечения — двугранный угол.  
    • Сферы пересекаются под прямым углом, если квадрат расстояния между их центрами равен сумме квадратов их радиусов.  
  • Пучок сфер

    • Уравнения двух сфер определяют пучок сфер.  
    • Пучок может быть плоскостью, если обе исходные сферы — плоскости.  
  • Свойства сферы

    • Все точки на сфере находятся на одинаковом расстоянии от фиксированной точки.  
    • Контуры и плоские сечения сферы — окружности.  
    • Сфера имеет постоянную ширину и обхват.  
    • Все точки сферы являются пуповинами.  
    • Сфера не имеет поверхности с центрами.  
    • Все геодезические сферы — замкнутые кривые.  
    • Сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди тел с заданным объемом.  
    • Сфера имеет постоянную среднюю кривизну и гауссову кривизну.  
    • Сфера преобразуется сама в себя с помощью трехпараметрического семейства жестких движений.  
  • Сферическая геометрия

    • Основные элементы — точки и геодезические.  
    • Измерение длины дуги показывает кратчайший путь между точками.  
    • Сферическая тригонометрия отличается от обычной.  
    • Сумма внутренних углов сферического треугольника всегда превышает 180 градусов.  
    • Сферическая геометрия — форма эллиптической геометрии.  
  • Дифференциальная геометрия

    • Сфера — гладкая поверхность с постоянной гауссовой кривизной.  
    • Сфера не может быть отображена на плоскость без искажений.  
    • Элемент площади сферы — r2 sin θ dθ dφ.  
  • Основные свойства сферы

    • Сфера любого радиуса с нулевым центром является интегральной поверхностью.  
    • Вектор положения и касательная плоскость ортогональны.  
    • Направленный наружу вектор нормали равен вектору положения, масштабированному на 1/r.  
  • Топология сферы

    • Сферу можно вывернуть наизнанку без образования складок.  
    • Противоположным коэффициентом сферы является реальная проективная плоскость.  
  • Кривые на сфере

    • Круги на сфере состоят из точек на определенном расстоянии от фиксированной точки.  
    • Пересечение сферы с плоскостью может быть окружностью, точкой или пустым местом.  
    • Локсодромы и кривые Клелии являются сферическими спиралями.  
  • Сферические коники

    • Сферическая коника — это квадратичная кривая, определяемая несколькими способами.  
    • Пересечение сферы с квадратичным конусом или цилиндром может дать более сложные кривые.  
  • Обобщения и размерность

    • Эллипсоид — это сфера, растянутая или сжатая в одном или нескольких направлениях.  
    • Сферы могут быть обобщены до пространств с любым числом измерений.  
    • n-сфера — это набор точек на фиксированном расстоянии от центральной точки.  
  • Метрические пространства

    • В метрическом пространстве сфера с центром x и радиусом r — это набор точек, таких что d(x,y) = r.  
    • В отличие от шара, сфера может быть пустым множеством.  
  • История

    • Геометрия сферы была изучена греками, включая Евклида и Архимеда.  
    • Зенодор и Дионисодор внесли значительный вклад в изучение сферы.  
  • Галерея и регионы

    • Сферы используются в различных областях, таких как оптика и инженерия.  
    • Полусфера, сферический колпачок и другие регионы также важны в геометрии сферы.  

Полный текст статьи:

Сфера

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх