замкнутая кривая линия образующая симметричную округлую фигуру вытянутой формы

Урок математики ««Знакомство с простейшими геометрическими фигурами (точка, прямая, кривая, замкнутая, луч) »»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Школа: КГУ «Школа – лицей № 14 г.Темиртау»

Раздел долгосрочного плана: 1В – Геометрические фигуры

Тема: «Знакомство с простейшими геометрическими фигурами (точка, прямая, кривая, замкнутая, луч) »

Ф.И.О. учителя: Малкова Виктория Олеговна

Цели обучения, которые достигаются на данном уроке

Все учащиеся смогут:

Большинство учащихся будут уметь:

Находить и называть геометрические фигуры в окружающем мире

Некоторые учащиеся смогут:

Преобразовывать данные геометрические фигуры в предметы

Учащиеся могут: описывать геометрические фигуры

Лексика и терминология, специфичная для предмета:

Полезные выражения для диалогов и письма:

• Какие общие признаки имеют эти фигуры?

• Где вы использовали подобные фигуры?

Можете ли вы сказать, почему…? • … это – прямая, а это – нет?

Познание мира, художественный труд

Навыки использования ИКТ

Представление о точках и линиях

Стартер «Незаконченный рисунок»

Рассмотрите слайд, на котором изображены три незаконченные картинки. Учитель предлагает детям дорисовать их.

Точка Прямая Кривая

— О чём мы будем говорить на уроке?

— Чему будем учиться?

Презентация слайда, карточки

— У каждого из вас, на парте есть фломастер и маркерная доска. Возьмите фломастер и поставьте его на маркерную доску (учитель то же самое выполняет на доске мелом).

— Что сделал фломастер? (оставил след).

— Этот след и есть точка – геометрическая фигура.

— Где мы можем в нашем классе увидеть точку?

Дайте своей точке имя. Имена точкам даются с помощью заглавных латинских букв А, В, С.

Н айдите точки и обведите синим цветом. (Самопроверка. На слайде появляется правильный ответ)

— Поднимите большой палец вверх, если задание выполнено без ошибок.

— В право, если задание выполнено с 1-2 ошибками.

— Помашите рукой, если задание не выполнено.

Представьте, что каждый из вас превратился в точку. Встаньте близко друг к другу (плечом к плечу)

-Какая фигура получилась? (линия).

— Какой можно сделать вывод? (линия состоит из точек)

Двум ученикам предлагается натянуть резинку. – Какая линия получилась? (прямая) Постарайтесь максимально растянуть резинку.

— Можно ли продолжить эту линию дальше, если бы резинка не кончалась? (да)

— Какой вывод можно сделать? (прямая бесконечна)

Встаньте с резинкой так, чтобы она была похожа на волну.

— Какая линия получилась? (кривая).

— Как вы думаете, почему одни линии прямые, а другие – кривые?

— о т чего это зависит? (прямая линия натянута, кривая – нет.)

Работа в парах по инструкции.

Смоделируйте из шнурка прямую линию, затем кривую. Попробуйте соединить два конца шнурка кривой линии.

— Что получилось? (кривые линии могут быть замкнутыми и незамкнутыми )

Учитель оказывает помощь детям, которые затрудняются смоделировать линии.

Поднимите карточку зелёного цвета, если задание не вызвало у вас затруднений.

Жёлтого цвета, если задание вызвало небольшие затруднения и красного, если задание вызвало затруднения.

Через точку, которая у вас имеется на маркерной доске проведите прямую линию красным карандашом и обозначьте ее строчной латинской буквой. Попробуйте через эту же точку провести ещё одну прямую синим цветом и обозначьте её.

— Сколько можно провести прямых через одну точку?

— Какой можно сделать вывод? (через одну точку можно провести бесчисленное множество прямых)

Линия от точки вправо или влево называется лучом, а точка является началом луча. У луча нет конца.

– Как начертить луч? (поставить точку и провести прямую линию)

— Какие линии вы заметили в классной комнате и вокруг школы? Где в жизни вы можете увидеть прямые, кривые, луч? Назовите предметы с данными фигурами.

1 гр. Сгруппируй фигуры и подпиши.

Находит геометрические фигуры (точка, прямая, кривая, замкнутая, луч)

Подписывает геометрические фигуры (точка, прямая, кривая, замкнутая, луч)

Задание 4 (творческое)

Преобразуй геометрическую фигуру в предмет

— Поднимите руку, кто справился с заданием?

Маркерная доска, фломастер

Учитель показывает учащимся карточки с изображением трех лиц: радостного, нейтрального и грустного.

Учащийся выбирает рисунок, который соответствует его настроению.

Дифференциация – Как вы планируете помогать учащимся? Какие задания вы планируете давать более способным ученикам?

Оценивание – как вы планируете отслеживать прогресс/знания учащихся?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

— Учитель по мере необходимости оказывает помощь учащимся, работающим в парах.

— Наблюдая за работой учащихся. Взаимопроверка, самопроверка. «Сигналы рукой», «Светофор».

Были ли цели урока/цели

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена

дифференциация на уроке?

временные этапы урока?

были от плана урока и

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на

самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Методика обучения математике в основной и средней школе в условиях реализации ФГОС ОО

Курс профессиональной переподготовки

Математика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Номер материала: ДБ-1676553

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Путин попросил привлекать родителей к капремонту школ на всех этапах

Время чтения: 1 минута

Студентам вузов могут разрешить проходить практику у ИП

Время чтения: 1 минута

СК предложил обучать педагогов выявлять деструктивное поведение учащихся

Время чтения: 1 минута

В российских школах оборудуют кабинеты для сообщества «Большой перемены»

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки разработало концепцию преподавания истории российского казачества

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Линии. Прямая, кривая, замкнутая, незамкнутая

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Акмолдинская область

КГУ Средняя школа №17

Тема: «Линии. Прямая, кривая, замкнутая, незамкнутая».

Подготовила: Айткожина Ш. Ж.

2015-2016 учебный год

Разработка урока по математике

Тема: «Линии. Прямая, кривая, замкнутая, незамкнутая».

Цель: познакомить с понятиями линии, прямая, кривая, замкнутая и незамкнутая;

обучающая: сформировать представление о понятиях « линии, прямая, кривая, замкнутая и незамкнута»;

развивающая: развитие вычислительных навыков; творческих познавательных способностей, логическое мышление, воображение, наблюдение.

Воспитывающая: воспитывать интерес к предмету, доброжелательное отношение к учебе.

У учащихся: 5 одинаковых бумажных полосок; двусторонние листы бумаги с зеленой и желтой сторонами; карточки с числами от 1 до 10; рабочая тетрадь № 1; учебник «Математика 1 класс»;

У учителя: картинки с изображением Вини_Пуха, Совы, Пятачка, ослика Иа, «Дерево настроения». Диск с мелодией песни «Вини-Пух и его друзья»(сл. Б. Заходера, муз. М. Вайнберга).

І. Организационный момент.

— Вспомним правила поведения на уроке.

Ответить хочешь – не шуми,

А только руку подними.

— Будьте внимательными и любознательными, ведь знания сегодня вы будете добывать сами, хотя мы не сможем обойтись без повторения того, что вам знакомо.

ІІ. Актуализация знаний.

(Звучит песня «Вини-Пух и его друзья»).

— Какой сказочный герой поет эту песню? Он и его друзья помогут нам сегодня на уроке. Вместе с Вини-Пухом мы отправляемся к мудрой Сове за темой урока. По дороге вас ждут задания. Приготовьте карточки для устного счета.

1. Учитель открывает доску, на которой изображен маршрут (в виде разных линий), по которому будут двигаться ученики, выполняя задания. На доске также написано тема урока, но она закрыта от учеников.

— Сначала Винни-Пух пошел по дорожке.

(Учитель показывает на доске рисунок и прикрепляет изображение Винни-Пух).

2. Учитель прикрепляет изображения ослика Иа.

— Вини- Пух пришел к озеру.

-Кого он встретил тут? ( Ослика Иа).

-Ослик смотрел в озеро и вспомнил состав числа 5.

( Ученики вспоминают состав числа 5.Учитель прикрепляет к середине озеро карточки с выражениями 4+1, 3+2, 1+4, 0+5).

3. Винни-Пух пошел дальше и навестил своего друга Пятачка, который придумал задачи в стихах. Решите их и покажите ответы карточками.

(Учитель прикрепляет на доске изображение Пятачка и рисунок ).

1. Дружно муравьи живут 2. В хоре семь кузнечиков

И без дела не снуют: Песни распевали.

Сколько муравьев не Вскоре пять кузнечиков

Два несут былинку, Голос потеряли.

Три несут иголки. Сосчитай без лишних слов-

Сколько всех под елкой? Сколько петь осталось голосов?

Плавать и нырять хотят?

Два нырнули глубоко.

Сколько их всего в пруду?

Сосчитать я не могу?

4. Винни-Пух дошел по дорожке до домика Совы. Она спит, но во сне что-то говорит. Может быть, она считает в уме?

Творческая деятельность.- Ребята, подумайте и скажите, о чем может во сне говорить Сова?

— Я говорю примеры, вы их решаете и говорите окончательный ответ: 7-5+1=

-Покажите правильный ответ.

-Сова проснулась и предлагает вам сделать зарядку вместе с ней.

Раз, два, три, четыре, пять!

Все мы можем посчитать.

Голову поднимем выше

И легко-легко подышим,

Потянулись на носочках столько раз,

Сколько пальцев на руке у вас.

Раз, два, три, четыре, пять!

Математику мы знаем.

ІV. Постановка проблемы и поиск выхода из нее.

-Сова просит вас обратить внимание на дорожки, по которым шел Винних-Пух.

— Знакомы ли они вам? ( Первая дорожка похожа на не замкнутую линию, вторая – это замкнута линия, третья дорожка тоже, незамкнутая линия).

— Почему вы так решили про третью линию? На какую линию она похоже? ( На первую линию).

— Чем похожа? (Она незамкнутая).

— Чем отличается? (Имеет углы, прямые стороны).

— Как бы вы назвали эту линию?

— Такую линию принято называть ломаной замкнутой.

V. Открытие нового знания. Формулировка темы.

— У вас на столах лежат 5 полосок – моделей отрезков. Постройте из них ступеньки, по которым Винни-Пух смог бы подняться к Сове.

— На какую линию похожи ступеньки? (На замкнутую ломаную).

-Из чего мы ее строили? (Из отрезков).

-Можно ли из этих отрезков построить замкнутую линию? (Да).

— Какая фигура получилась? (Многоугольник).

— Сколько у него углов? (5).

-Предположите, как называется тема нашего урока.(Линии, прямая, кривая, замкнутая и незамкнутая линии).

Поднимает руки класс- это раз.

Повернулась голова – это два.

Руки вниз, впереди смотри – это три.

Руки в стороны пошире развернули на четыре.

Всем ребятам дружно сесть – это шесть.

Громко крикнуть «А» надо всем – это семь.

VІІ. Первичное закрепление.

Работа по учебнику.

— Рассмотрите рисунок. – Какие линии вы видите?

— Чем ломанная линия отличается от прямой линии?

№ 3. – Назовите прямые, кривые линии?

Стр. 20 № 4 – Что лишнее?

-№ 2. –Раскрась большие фигуры синим цветом, а маленькие – зеленым.

(Ученики выполняют задание самостоятельно).

— С какими линиями мы сегодня познакомились?

— Какими бывают линии?

— Из чего состоят ломаные линии?

-Какие фигуры получают из замкнутых линий?

Мне очень понравился урок, вы хорошо работали, хорошо отвечали, внимательно слушал и.

-Вам было интересно на уроке, вы поняли новую тему?

-На парте у вас лежат двустронние листочки.

— Если вы все поняли, чувствовали себя на уроке комфортно и спокойно, то прикрепите его к доске на наше «Дерево настроения» зеленой стороной, а если вы волновались, не поняли тему – то желтой.

Самоанализ урока математики

Данный урок проводился в 1 классе в первой четверти.

Тема: «Линии. Прямая, кривая, замкнутая, незамкнутая».

Цель: познакомить с понятиями линии, прямая, кривая, замкнутая и незамкнутая;

обучающая: сформировать представление о понятиях « линии, прямая, кривая, замкнутая и незамкнута»;

развивающая: развитие вычислительных навыков; творческих познавательных способностей, логическое мышление, воображение, наблюдение.

Воспитывающая: воспитывать интерес к предмету, доброжелательное отношение к учебе.

У учащихся: 5 одинаковых бумажных полосок; двусторонние листы бумаги с зеленой и желтой сторонами; карточки с числами от 1 до 10; рабочая тетрадь № 1; учебник «Математика 1 класс»;

У учителя: картинки с изображением Вини_Пуха, Совы, Пятачка, ослика Иа, «Дерево настроения». Диск с мелодией песни «Вини-Пух и его друзья»(сл. Б. Заходера, муз. М. Вайнберга).

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Специфика преподавания предмета «Родной (русский) язык» с учетом реализации ФГОС НОО

Курс повышения квалификации

Скоростное чтение

Номер материала: ДВ-284831

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

Минобрнауки: вузы вправе вводить QR-коды для посещения корпусов

Время чтения: 2 минуты

СК предложил обучать педагогов выявлять деструктивное поведение учащихся

Время чтения: 1 минута

Путин попросил привлекать родителей к капремонту школ на всех этапах

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки разработало концепцию преподавания истории российского казачества

Время чтения: 1 минута

Российские школьники завоевали пять медалей на олимпиаде по физике

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Кривые линии в начертательой геометрия

Содержание:

Любую кривую линию можно рассматривать с помощью двух подходов:

а) геометрический подход – линия является упорядоченной совокупностью точек (рис. 3.1 а);

б) кинематический подход (от греческого κινεµα – движение) – линия является траекторией точки (рис. 3.1 б).

Способы задания кривых линий

Бесконечную совокупность кривых можно разделить на такие виды:

а) по математической форме записи:

1) алгебраические – кривые, которые задаются алгебраическими уравнениями в данной системе координат. Например,

2) неалгебраические – кривые, которые задаются системой параметрических уравнений (см. п. 3.1.1.2 –3.1.1.6, 3.1.2). Например: (t – переменный параметр);

б) по размещению в пространстве

1) плоские– кривые, все точки которых принадлежат плоскости;

2) пространственные – кривые, точки которых не принадлежат одной плоскости (см. п. 3.1.2).

Алгебраические кривые, в зависимости от степени уравнения, которым они описаны, подразделяются на кривые второго порядка и кривые высших порядков (см. п. 3.1.1.1.2). Алгебраические кривые удобно задавать геометрическим способом.

К плоским алгебраическим кривым второго порядка относятся линии, которые описываются таким алгебраическим уравнением:

Форма кривой зависит от соотношений коэффициентов a, b, c, d этого уравнения.

Конические сечения

Существуют три основных вида конических сечений: эллипс, гипербола, парабола. Кроме того, существуют их отдельные и вырожденные формы: окружность, как отдельный случай эллипса; две прямые, как крайний случай гиперболы; прямая, как крайний случай параболы; точка, как крайний случай окружности.

Плоские алгебраические кривые второго порядка

Аполлоний Пергский (‘Aπολλώνιος ό Περγαϊος) – математик Древней Греции, один из трёх (наряду с Эвклидом и Архимедом) великих геометров античности. В произведении «Конические сечения» ввёл понятия «эллипс», «гипербола», «парабола». Один из исследователей неравномерного движения планет.

Гипербола (от греческого ύπερβολή – избыток) – геометрическое место точек М плоскости, разность расстояний от которых до двух заданных фокусов F1, F2 постоянно (рис. 3.3 б). Гипербола имеет две взаимно перпендикулярные оси симметрии х, у, которые пересекаются в точке, равноудаленной от его фокусов F1, F2. Гипербола имеет две ветви, сбоку каждой из которых есть фокус. Гипербола является контуром сечения конуса плоскостью параллельной его оси.

Парабола (от греческого παραβολή – дополнение) – геометрическое место точек М, равноудаленных от его фокуса F и прямой d – директрисы (рис. 3.3 в). Парабола имеет одну ось симметрии, которая проходит через фокус F перпендикулярно директрисе d. Парабола является контуром сечения конуса плоскостью, параллельной его образующей линии (см. п. 4.2.1, рис. 4.15).

С кинематической точки зрения плоские кривые второго порядка являются возможными траекториями космических тел. Например, по первому закону Кеплера все планеты Солнечной системы движутся по эллипсам, одним из фокусов которых является Солнце.

Плоские алгебраические кривые строят как лекальные кривые – линии, построенные с помощью специального чертёжного инструмента – лекала.

Для построения эллипса строятся две концентрические окружности с радиусами, которые равны полуосям a, b эллипса. Деление окружностей на равное количество N частей (как правило, N = 12) позволяет определить вспомогательные точки Искомые точки 1, 2, …, N эллипса являются точками пересечения вспомогательных горизонтальных и вертикальных линий, проведенных из соответствующих вспомогательных точек (рис. 3.4 а).

Построение эллипса (а) и гиперболы (б)

Иоганн Кеплер (Johannes Kepler) – немецкий математик, астроном, оптик. Один из основоположников современной астрономии. Открыл законы движения планет, базируясь на многочисленных наблюдениях датского ученого астронома Тихо Браге.

Для построения гиперболы выбираются две точки О, А (рис. 3.4 б). Из точки А проводятся два взаимно перпендикулярных луча l, m под углом 45° к горизонту. Из точки О строятся лучи k1, k2, … и определяются точки их пересечения с лучами l, m. Из полученных точек проводятся линии, параллельные l, m, до пересечения. Точки пересечения 1, 2, … принадлежать гиперболе. Они симметрично отображаются относительно горизонтальной оси. Искомая гипербола проходит через точки …, 2, 1, А, 1, 2, …

Для построения параболы (рис. 3.5) посередине между заданным фокусом F и директрисой d строится точка О пересечения параболы. Строится множество концентрических окружностей (с центром в фокусе F, радиусами …) и множество параллельных директрисе d прямых, удаленных от неё на расстояния … Точки 1, 2, … параболы являются точками пересечения построенных параллельных прямых с соответствующими концентрическими окружностями. Парабола строится по точкам …, 2, 1, О, 1, 2, …

Существуют и другие способы построения эллипса, гиперболы и параболы. Способами компьютерной техники плоские кривые строятся с помощью процедур интерполяции, в том числе с помощью кривой Бернштейна-Безье, числовых интерполяций и т.д.

Построение параболы

Кривые высших порядков

К плоским алгебраическим кривым высших порядков принадлежат линии, которые описываются алгебраическими уравнениями третьего и высшего порядков. Существует бесконечное количество таких кривых. Однако, для их изучения достаточно рассмотреть только основные виды.

Кубическая парабола – плоская кривая третьего порядка, которая описывается уравнением (рис. 3.6 а).

Парабола Нейла – плоская кривая третьего порядка, которая описывается уравнением (рис. 3.6 б). Она является траекторией точки, которая за равные промежутки времени опускается на одинаковые вертикальные отрезки. Эту кривую исследовал Вильям Нейл (1637 – 1670) – английский математик, астроном, член Королевского общества. Он решил задачу по определению длины дуги этой кривой.

Кубическая парабола (а) и парабола Нейла (б)

Лист Декарта – плоская кривая третьего порядка, для которой сумма объёмов кубов, построенных на координатах х, у, равна объёму прямоугольного параллелепипеда со сторонами х, у, а (рис. 3.7) . Эта кривая названа в честь Рене Декарта, который отправил письмо Пьеру Ферма со сформулированной задачей на объёмы обозначенных тел.

Локон Аньези – плоская кривая третьего порядка, которая строится таким способом (рис. 3.8). Строится окружность диаметром ОС. Из точки О проводятся отрезки , …, концы которых находятся на линии а, перпендикулярной диаметру ОС. Находятся точки В1, В2, … пересечения отрезков … с окружностью. Точки 1, 2, … кривой являются точками пересечения горизонтальных и вертикальных линий, проведенных из точек А1, А2, …, В1, В2, …

Лист Декарта Локон Аньези

Циссоида Диокла (от греческого χισσος – плющ) – плоская кривая третьего порядка, которая строится таким способом (рис. 3.9). Из точки О окружности диаметром ОС проводятся отрезки ОА1, ОА2, …, концы которых находятся на линии а, перпендикулярной ОС. Находятся точки В1, В2, … пересечения этих отрезков с окружностью. Из точек А1, А2, … откладываются отрезки …, длины которых равны длинам отрезков ОВ1, ОВ2, … По точкам …, 2, 1, О, 1, 2, … строится искомая линия.

Впервые циссоида была исследована Диоклом (246 до н. э –180 до н. э.) – математиком Древней Греции часов Аполлония Пергского. В его произведении «О зажигательных зеркалах» с помощью этой кривой решены задачи по удвоению объёма куба и по построению пропорциональных отрезков.

Циссоида Диокла

Строфоида (от греческого στροφή – оборот) – плоская кривая третьего порядка, которая строится таким способом (рис. 3.10). Из точки С оси у проводятся лучи СА1, СА2, … Точки А1, А2, … принадлежат оси х. На построенных лучах по обе стороны от точек А1, А2, …откладываются отрезки … и , … с длинами, равными длинам , … Искомая линия проходит через точки

Исследованиями строфоиды занимался Ж. Роберваль в 1645 г. Первым названием строфоиды была птероида (от греческого πτερος – крыло). Линия получила нынешнее название в 1849 г.

Строфоида

Рене Декарт (René Descartes) – французский философ, физик, математик, физиолог. Создал аналитическую геометрию и ввёл современную алгебраическую символику. Автор философского метода радикального сомнения. Основатель механицизма в физике. Основал рефлексологию.

Мария Гаэтана Аньези (Maria Gaetana Agnesi) – итальянский математик, профессор Болонского университета. Автор трудов по дифференциальному исчислению и аналитической геометрии. Автор работы «Основы анализа для итальянского юношества ».

Овал Кассини – геометрическое место точек М плоскости, произведение а расстояний от которых до двух заданных фокусов F1, F2 является постоянным (рис. 3.11).

Для лемнискаты Бернулли произведение а в четыре раза меньше квадрата расстояния F1F2 между фокусами.

Овалы Кассини

Жиль Роберваль (Персонье) (Gilles Personne de Roberval) – выдающийся французский математик, физик, астроном, член Парижской академии наук. Занимался проблемами бесконечно малых величин. Изобрёл оригинальные способы определения объёмов тел. Автор кинематического способа построения касательной к кривой линии. Внёс значительный вклад в теорию тригонометрических функций.

Джованни Доменико Кассини (Giovanni Domenico Cassini) – итальянский и французский астроном, инженер. Автор теории атмосферной рефракции. Открыл четыре спутника Сатурна, Автор большой карты Луны. Определил расстояние от Земли до Марса. Ошибочно считал, что орбитами планет являются построенные им овалы.

Кривая Персея – плоская кривая четвертого порядка, которая является линией пересечения открытого тора (см. п. 4.2.1, табл. 4.1, рис. 4.13) плоскостью Σ, параллельной его оси (рис. 3.12). Эта линия названа в честь древнегреческого геометра Персея (ІІ ст. до н. э.), который провёл исследования разных способов задания кривых линий.

Плоские алгебраические кривые четвёртого порядка

Частным случаем кривой Персея является лемниската Бута, названная в честь английского математика Джеймса Бута. Эта линия образуется, когда секущая плоскость Σ является касательной к внутренней образующей линии тора (см. п. 4.2.1, рис. 4.16).

Конхоида Никомеда (от греческого κωνχος – раковина, εϊδος – вид) – линия, которая образуется изменением (увеличением или уменьшением ) на постоянную величину а расстояний от начала отсчёта О до каждой точки М прямой l (рис. 3.13).

Конхоида Никомеда Улитка Паскаля

Конхоида Никомеда является плоской кривой четвертого порядка и названа в честь древнегреческого математика, который жил в ІІІ ст. до н. э. и занимался проблемой квадратуры окружности и трисекции угла.

Якоб Бернулли (Jacob Bernoulli) – швейцарский математик, профессор Базельского университета. Внёс значительный вклад в развитие аналитической геометрии и зарождения вариационного исчисления. Значительных достижений добился в теории чисел и рядов, теории вероятностей. Автор термина «интеграл». Заложил основы изучения лемнискат.

Улитка Паскаля – линия, которая образуется изменением (увеличением или уменьшением) на постоянную величину а расстояние от начала отсчёта О до каждой точки М окружности.

Эта линия посвящена Этьену Паскалю (1623 – 1662) – королевскому чиновнику, отцу выдающегося ученого Блэза Паскаля.

На рис. 3.14 построена улитка Паскаля для случая, когда начало отсчёта О удалено от окружности на величину радиуса. Значение а равно радиусу окружности.

Овал Декарта – геометрическое место точек плоскости, расстояния MF1, MF2 от каждой точки М которой до двух фокусов F1, F2 связаны линейным соотношением = с (рис. 3.15), где a, b, c –постоянные параметры.

Овал Декарта не является овалом по определению (см. п. 3.1.1.7, рис. 3.38 а), а является кривой четвертого порядка. При определённых значениях а, b, с он вырождается в эллипс или окружность, гиперболу, параболу, улитку Паскаля.

Тригонометрические кривые

К тригонометрическим кривым относятся плоские кривые линии, которые описываются тригонометрическими уравнениями у = sinx, y = cosx, y = tgx, y = ctgx, или уравнениями на их основе. Поскольку все тригонометрические функции можно выразить через функцию, например, синуса, рассмотрим только синусоиду.

Синусоида – траектория точки М, которая равномерно движется по окружности радиусом а, которое скользит без качения по плоской поверхности.

Для построения синусоиды (рис. 3.16) строится окружность радиусом а. Последняя делится на равное количество N частей (как правило, N = 12). Из крайней правой точки 1 окружности строится горизонтальный отрезок длина которого равна длине окружности 2πа. Отрезок делится на N равных частей. Из точек 1, 2, …, N окружности и отрезка проводятся вертикальные и горизонтальные линии до их взаимного пересечения. Точки 1, 2, … пересечения этих линий является точками искомой синусоиды.

Синусоида

Первые исследования синусоиды начались в Древней Индии. Сначала эта кривая называлась «арха-джива», что означает «полу тетива». Позже слово трансформировалось в «джайб» – «впадина». Европейский термин «sinus» был основан австрийским математиком Георгом фон Пойербахом (1423 – 1461), который составил таблицу значений этой функции. Значительный вклад в развитие тригонометрических функций внёс выдающийся французский математик Ж. Роберваль. Он впервые в 1634 г. построил синусоиду.

Циклоидальные кривые

К классу циклоидальных кривых принадлежат траектории точки окружности, которая движется по неподвижной поверхности без скольжения.

Циклоида (от греческого κυκλοειδής – круглый) – траектория точки окружности, которая катится по прямой без скольжения.

Для построения циклоиды (рис. 3.17) окружность заданного радиуса а делится на N равных частей (например, N = 12). Эта окружность равномерно дублируется N раз (с шагом 2πа/N) в направлении луча, который выходит из центра О окружности. Из точек … окружности проводятся горизонтальные лучи до пересечения с построенными окружностями. В результате по полученным точкам 1, 2, … строится циклоида.

Циклоида

Первым названием циклоиды была «рулета». Термин «циклоида» ввёл Галилео Галилей, современники которого изучали эту кривую. Доказательные исследования циклоиды принадлежат Я. Бернулли.

Перевернутая циклоида называется брахистохроной – кривой скорейшего спуска материальной точки.

Х. Гюйгенс открыл свойство точки сохранять период собственных колебаний во время движения по перевернутой циклоиде. Это свойство было использовано им при создании точных часов.

Галилео Галилей (Galileo Galilei) – итальянский физик, механик, астроном, философ, математик, который сделал значительный вклад в науку своего времени. Он впервые использовал телескоп для исследования небесных тел и совершил многочисленные астрономические открытия. Галилей является основателем экспериментальной физики. Своими экспериментами он «уничтожил» метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики.

Христиан Гюйгенс (Chrisiaan Huygens) – нидерландский физик, механик, математик, астроном, изобретатель, президент Парижской академии наук. Изобрёл маятниковый механизм, а также точные карманные часы. Открыл кольца Сатурна и один из его спутников. Открыл теорию эвольвент и эволют. Заложил основы теории вероятностей. Его «Книга мирозрения» является первой переведенной на Руси книгой, где изложена гелиоцентрическая теория Коперника.

Эпициклоида (от греческого έπί – над, κυκλος – окружность) – траектория точки окружности радиусом r, которая катится по внешней стороне окружности радиусом R без скольжения. Существует бесконечное количество эпициклоид, форма которых зависит от соотношения а = R/r радиусов окружностей. При а = 1 эпициклоида называется кардиоидой (от греческого καρδιοειδές – сердцеобразный). На рис. 3.18 а построена кардиоида. Окружность заданного радиуса катится по центральной окружности такого же радиуса. Качение условно моделируется двенадцатью положениями окружности. С помощью вспомогательных точек и дуг окружностей, которые выходят из этих точек, находятся точки 1, 2, …, 12 пересечения дуг с совокупностью построенных окружностей. По точкам 1, 2, …, 12 строится кардиоида.

Эпициклоиды

Первые упоминания про кардиоиду встречаются в труде французского ученого Луи Карре (1705 р.). Название этой линии в 1741 г. дал итальянский ученый Джованни Кастиллоне. Кардиоида, кроме того, что принадлежит классу циклоидальных кривых, также является отдельным случаем улитки Паскаля (см. п. 3.1.1.1.2, рис. 3.14).

В случае, когда а = 2, эпициклоида называется нефроидой (от греческого νεφρόειδής – почкообразный). На рис. 3.18 б построена нефроида. Окружность заданного радиуса катиться по центральной окружности вдвое большего радиуса. Качение условно моделируется двенадцатью положениями меньшей окружности. С помощью вспомогательных точек и дуг окружностей, которые выходят из этих точек, находятся точки 1, 2, …, 12 пересечения дуг с совокупностью построенных окружностей. По точкам 1, 2, …, 12 строится нефроида.

Гипоциклоида (от греческого γιπό – под, κυκλος – окружность) – траектория точки окружности радиусом r, которая катится по внутренней стороне окружности радиусом R без скольжения.

Среди бесконечного числа гипоциклоид, форма которых зависит от соотношения радиусов окружностей а = R/r, необходимо выделить такие. При а = 3 гипоциклоида называется кривой Штейнера, или дельтоидой (от греческого δελτοειδής – дельтообразный). На рис. 3.19 а построена дельтоида. Окружность заданного радиуса катится по внутренней стороне окружности втрое большего радиуса. Качение условно моделируется восемнадцатью положениями меньшей окружности. С помощью точек и дуг окружностей, которые выходят из этих точек, находятся точки 1, 2, …, 18 пересечения дуг с совокупностью построенных окружностей. По точкам 1, 2, …, 18 строится кривая Штейнера (дельтоида).

Гипоциклоиды

В случае, когда а = 4, гипоциклоида называется астроидой (от греческого αστέριειδής – звёздообразный). На рис. 3.19 б построена астроида. Окружность заданного радиуса катится по внутренней стороне окружности вчетверо большего радиуса. Качение условно моделируется двадцатью четырьмя положениями меньшей окружности. С помощью вспомогательных точек и дуг окружностей, которые выходят из этих точек, находятся точки 1, 2, …, 24 пересечения дуг с совокупностью построенных окружностей. По точкам 1, 2, …, 24 строится астроида.

Линии класса циклоид являются одними из наиболее распространённых кривых в машиностроении, поскольку являются траекториями точек деталей механизмов и машин. Например, точки автомобильных колёс движутся по циклоидальным и трохоидальным траекториям; точки сцепления зубчатых колёс планетарных и дифференциальных передач движутся по эпи- и гипоциклическим траекториям.

Трохоида (от греческого τροχοειδής – колесообразный) – траектория непериферической точки окружности, которая катится по прямой без скольжения.

Для построения трохоиды (рис. 3.20) окружность заданного радиуса r делится на N равных частей (например, N = 12). Эта окружность вместе с окружностью радиусом R равномерно (с шагом 2πа/N) дублируется N раз в направлении луча, который выходит из центра О. Из точек … окружности радиусом r проводятся лучи до пересечения с построенными окружностями. В результате по полученным точкам 1, 2, … строится трохоида

На практике трохоида используется в электровакуумных приборах для перемещения электронов. Трохоидальное сцепление используется в шестеренных гидромашинах.

Якоб Штейнер (Jacob Steiner) – швейцарский математик, член Берлинской академии наук. Основатель синтетической геометрии кривых линий и поверхностей.

Трохоида

Эпитрохоида (от греческого έπί – над, τροχος – колесо) – траектория непериферической точки круга радиусом r, который катится по внешней стороне окружности радиусом R без скольжения.

На рис. 3.21 а показан простейший вид эпитрохоиды. Для её построения круг заданного радиуса катится по центральной окружности того же радиуса. Качение условно моделируется восемью положениями круга. Кругу принадлежит точка, которая находится на половине радиуса от его центра. С помощью вспомогательных точек …, 8 и дуг окружностей, которые выходят из этих точек, находятся точки 1, 2, …, 8 пересечения дуг с совокупностью построенных окружностей. По точкам 1, 2, …, 8 строится эпитрохоида.

Эпи- и гипотрохоида

Построенная на рис. 3.21 а эпитрохоида является улиткой Паскаля (см. п. 3.1.1.1.2, рис. 3.14). Гипотрохоида – (от греческого γιπό – под, τροχος – колесо) – траектория непериферической точки круга радиусом r, который катится по внутренней стороне окружности радиусом R без проскальзывания.

На рис. 3.21 б показан простейший вид гипотрохоиды. Для её построения круг заданного радиуса катится по внутренней поверхности окружности вдвое большего радиуса. Качение условно моделируется восемью положениями круга. Кругу принадлежит точка, которая находится на половине радиуса от его центра. С помощью вспомогательных точек , …, и дуг окружностей, выходящих из этих точек, находятся точки 1, 2, …, 8 пересечения дуг с совокупностью построенных окружностей. По точкам 1, 2, …, 8 строится гипотрохоида.

Построенная на рис. 3.21 б гипотрохоида является эллипсом (см. п. 3.1.1.1.1, рис. 3.4 а).

Спиральные кривые

Любая спиральная кривая (от латинского spira – изгиб) является траекторией точки, движущейся по прямой, которая вращается вокруг неподвижного центра. Среди большого количества спиральных кривых необходимо выделить такие.

Спираль Архимеда – траектория точки, равномерно движущейся по прямой, равномерно вращающейся вокруг неподвижной точки.

Для построения спирали Архимеда (рис. 3.22) окружность заданного диаметра делится на N равных частей … (как правило, N = 12). Из центра О окружности строятся N отрезков О-1, О-2, …, один из которых О-12 делится на N равных частей точками , … С помощью дуг окружностей находятся точки 1, 2, … Спираль Архимеда строится по точкам О, 1, 2, …

Спираль Архимеда

Архимед из Сиракуз (Άρχιµήδης) – древнегреческий математик, физик, механик и инженер-изобретатель. Совершил множество открытий в геометрии. Заложил основы механики и гидростатики.

Изогональная спираль (от греческого ίσος – равный, γωνία – угол) – траектория точки М, неравномерно движущейся по прямой линии l, которая равномерно вращается вокруг неподвижной точки О, причём угол χ между касательной (см. п. 3.3) и радиусом-вектором r (вектором, начало которого совпадает с началом отсчёта О, конец – с данной точкой М) не изменяется (рис. 3.23).

Логарифмическая спираль

Изогональная спираль является логарифмической, поскольку угол φ между радиусом-вектором r точки М и горизонтальной осью х пропорционален натуральному логарифму от модуля r: φ = ln(r). Исследованиями логарифмической спирали занимался швейцарский математик Я. Бернулли.

Логарифмическая кривая является линией, которой могут быть описаны строение Вселенной, природные явления, живые существа и т.д. Например, на рис. 3.24 а показана галактика Водоворот; на рис. 3.24 б – зона низкого давления над Исландией; на рис. 3.24 в – раковина моллюска.

Проявления логарифмических спиралей

Клотоида (от греческого κλωθοειδής – ниткообразный) – линия, радиус кривизны которой (см. п. 3.4.2) пропорционален длине дуги (рис. 3.25).

Спираль Корню

Другое название клотоиды – спираль Корню – посвящено французскому физику, который использовал эту кривую в исследованиях дифракции света.

Клотоида используется как переходная дуга в дорожном строительстве. Форма дороги в форме клотоиды позволяет преодолевать повороты без существенного снижения скорости и с равномерным вращением руля.

Для приблизительного построения клотоиды (рис. 3.26) из точек О, 1 проводятся две окружности заданного радиуса . Проводится окружность радиусом 2а, касательная к отрезку О1 (в точке 1) с центром в точке Из точки 1 строится окружность радиусом а до пересечения с окружностью радиусом 2а. Проводится окружность радиусом 3а, касательная к отрезку 1 – 2 (в точке 2) с центром в точке . Из точки 2 строится окружность радиусом а пересечения с окружностью радиусом 3а … Приближённой клотоидой является линия, проходящая через точки 1, 2, …

Построение клотоиды

Спираль Ферма – траектория точки М, неравномерно движущейся по прямой l, вращающейся вокруг неподвижного центра O, причём угол φ между радиусом-вектором r и горизонтальной осью пропорционален квадрату длины r: φ = (рис. 3.27 а).

Спираль Ферма (а) и параболическая спираль (б)

Пьер де Ферма (Pierre de Fermat) – французский математик, юрист, полиглот. Один из основателей аналитической геометрии, математического анализа, теории вероятностей и теории чисел. Автор Большой теоремы Ферма. Советник Тулузского парламента.

Параболическая спираль часто встречается в природе (рис. 3.28 а) и технике (рис. 3.28 б), например, определяет профиль твердосплавных свёрл по бетону, кирпичу и керамике.

– Проявления и применение спиральных кривых

Кроме выше обозначенных, существует также большое количество других видов спиралей:

б) спираль Галилея: (рис. 3.29 б);

в) жезл: (рис. 3.29 в) и т.д..

Спиральные кривые

Трансцендентные кривые

Плоской трансцендентной кривой (от латинского transcendo – переступать) является линия, которую невозможно описать уравнением, которое прямо связывает координаты х, у каждой точки М. Как правило, трансцендентные кривые задаются системой параметрических уравнений(см. с. 21).

Среди большого разнообразия трансцендентных кривых выделяют такие.

Квадратриса Динострата (от латинского quadro – площадь) – траектория точки М пересечения двух прямых h, r, первая из которых равномерно опускается по вертикали, вторая – равномерно вращается вокруг неподвижной точки О (рис. 3.30 а).

Квадратриса Динострата

Для построения квадратрисы (рис. 3.30 б) четверть окружности а делится на N равных частей (например, N = 6) точками … Из центра О окружности проводятся отрезки , … Радиус делится на N равных частей точками , … Точки 1, 2, … пересечения отрезков … с горизонтальными лучами, проведенными из точек , …, являются точками квадратрисы.

Трактриса (от латинского trahere – волочить) – плоская кривая, любая точка М которой удалена от оси х в направлении касательной (см. п. 3.3) на одинаковое расстояние а (рис. 3.31 а).

Трактриса

Первые упоминания о квадратрисе принадлежат Паппу Александрийскому и Ямвлоху и датируются концом ІІІ ст. Кривая открыта софистом Гиппием из Элиды в V ст. до н. э. и использована им для решения задачи про трисекцию угла – деление угла на три равные части. Динострат в конце ІV ст. до н. э. с помощью квадратрисы решал задачу про квадратуру круга – построение квадрата, площадь которого равна площади данного круга.

Трактриса изобретена в 1670 г. К. Перро. Свойства трактрисы исследовали Исаак Ньютон, Христиан Гюйгенс, Готфрид Вильгельм фон Лейбниц.

П. Бугер решил задачу Леонардо да Винчи на определение формы верёвки, которой тащат предмет по горизонтальной поверхности, и установил, что эта линия является трактрисой.

Трактриса также является кривой погони – решением такой задачи. Пусть точка А движется равномерно прямолинейно. Необходимо найти линию, по которой должна двигаться точка М так, чтобы прямая АМ была к ней касательной (рис. 3.31 а).

Для приближённого построения трактрисы (рис. 3.31 б) на оси у откладывается отрезок заданной длины а. Вдоль оси х последовательно откладываются одинаковые отрезки …, длина которых значительно меньше величины а. Из точки строится окружность радиусом а и определяется точка 1 её пересечения с осью у. Из точки строится окружность радиусом а и определяется точка 2 её пересечения с отрезком Из точки строится окружность радиусом а и определяется точка 3 её пересечения с отрезком … Трактриса приближённо строится по точкам О, 1, 2, …

Цепная линия – линия, форму которой приобретает цепь с закреплёнными концами (рис. 3.32 а).

Применение и проявления цепной линии

Клод Перро (Claude Perrault) – французский инженер, механик, архитектор, врач и математик. Брат известного сказочника Шарля Перро. Один из первых членов Французской академии наук. Автор Парижской обсерватории, Триумфальной арки, колоннады восточной части Лувра.

Пьер Бугер (Pierre Bouguér) – французский физик и астроном, основатель фотометрии. Известны его труды по теории кораблестроения, геодезии.

Имя Бугера внесено в список семидесяти двух величайших учёных Франции.

Фигуры Лиссажу

Фигуры Лиссажу – траектории точки, которая одновременно осуществляет два гармоничных колебания с разными частотами во взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 3.33).

Фигуры Лиссажу

Впервые эти кривые были изучены Ж. Лиссажу. Фигуры Лиссажу строятся на мониторе электронного осциллографа (от латинского oscillo – колебаться – и греческого γραφω – писать) – устройства для исследования часовых и амплитудных параметров электрических сигналов, которые подаются на его входы (рис. 3.34).

Проявления фигур Лиссажу

Жуль Антуан Лиссажу (Jules Antoine Lissajous) – французский математик, член-корреспондент Парижской академии наук. Его научный посвящён вибрационной акустике решеток.

Одним из простейших видов фигур Лиссажу является лемниската Жероно – траектория точки, которая одновременно осуществляет два гармоничных колебания во взаимно перпендикулярных направлениях с частотами, которые отличаются вдвое(рис. 3.35 а). Эта линия названа в честь Камиля-Кристофа Жероно (1799 – 1891) – французского математика, профессора Парижской политехнической школы. Его научная деятельность посвящена проблемам геометрии и Диофантова анализа. Он является автором учебников по аналитической геометрии и тригонометрии и сооснователем научного журнала “Nouvelles Annales de Mathématiques”.

Построение фигур Лиссажу

Сопряжения

Сопряжением называется плавный переход от одной линии l к другой m, выполненный с помощью дуги окружности (рис. 3.36).

Любое сопряжение характеризуется такими параметрами:

а) центр сопряжения– центр О окружности, с помощью дуги которого строится сопряжение;

б) точки сопряжения– точки А, В начала и конца дуги, которой выполняется сопряжение;

в) радиус сопряжения – радиус R дуги, которой выполняется сопряжение.

Сопряжение

Свойства элементов сопряжения:

а) центр О сопряжения равноудален от точек А, В сопряжения, причём расстояния ОА, ОВ равны радиусу R сопряжения;

б) прямые перпендикулярные отрезкам ОА, ОВ, являются касательными (см. п. 3.3) к линиям l, m, которые сопрягаются ;

в) прямые ОА, ОВ проходят через центры кривизны (см. п. 3.4.2) линий l, m соответственно.

Существуют десять классических типов сопряжений:

а) сопряжение двух окружностей (рис. 3.37 а – є);

б) сопряжение двух прямых линий (рис. 3.37 ж);

в) сопряжение окружности и прямой (рис. 3.37 з – к).

Виды сопряжений

Для построения сопряжения двух окружностей (рис. 3.37 а – є) необходимо из центров этих окружностей провести дуги окружностей радиусами до их пересечения. Полученная точка является центром сопряжения. Значения радиусов в зависимости от типа сопряжения приведены в табл. 3.1. Из центра О сопряжения строится дуга окружности радиусом R и находятся точки А, В сопряжения.

Для построения сопряжения двух прямых (рис. 3.37 ж) проводятся линии, им параллельные и расположенные на расстоянии R. Точкой пересечения прямых является центр сопряжения, из которого проводится дуга окружности радиусом R, и определяются точки А, В сопряжения.

Для построения сопряжения окружности и прямой (рис. 3.37 з – к) из центра окружности проводится окружность радиусом (табл. 3.1). Строится линия, параллельная заданной прямой, на расстоянии R. Из центра сопряжения, который является точкой пересечения построенных окружности и прямой, строится дуга окружности радиусом R и определяются точки А, В сопряжения.

К отдельному классу сопряжений относятся коробовые кривые – совокупности дуг окружностей (с кривизной одного направления),которые в точках перехода имеют общие касательные (рис. 3.38).

Коробовые кривые

К коробовым кривым относятся такие линии:

а) овал (от французского ovalе – яйцо) – замкнутая линия, полученная одинаковыми по радиусам сопряжениями двух одинаковых эксцентрических окружностей (рис. 3.38 а);

б) овоид (от латинского ovum – яйцо, греческого εϊδος – вид) – замкнутая линия, полученная одинаковыми по радиусам сопряжениями двух разных эксцентрических окружностей (рис. 3.38 б);

в) завиток – кривая, которая выполняется с помощью сопряжения двух окружностей разных диаметров, одна из которых полностью находится в середине другой (рис. 3.38 в).

Для построения овала (рис. 3.38 а) необходимо из центров двух окружностей провести дуги радиусами R – r до их пересечения. Полученные точки являются центрами сопряжений. Из центров строятся дуги окружностей радиусом R и находятся точки сопряжений.

Для построения овоида (рис. 3.38 б) необходимо из центров двух окружностей провести дуги радиусами до их пересечения. Полученные точки являются центрами сопряжений. Из центров строятся дуги окружностей радиусом R и находятся точки сопряжений.

Для построения завитка (рис. 3.38 в) необходимо из центров двух окружностей провести дуги радиусами до их пересечения. Полученная точка О является центром сопряжения. Из центра О строится дуга окружности радиусом R и находятся точки А, В сопряжения.

Коробовые кривые распространены в природе. Форму овала и овоида имеют магматические породы, известковые зерна, заготовительные изделия насекомых (рис. 3.39 а – б); в форме завитка встречаются соцветия растений, раковины улиток (рис. 3.39 в) и т.д..

Проявления коробовых кривых

Коробовыми кривыми условно можно заменить плоские кривые линии. Например,, эллипс упрощённо строится в форме овала (рис. 3.40 а), спираль Архимеда – в форме завитка (рис. 3.40 б) и т.д

.

Сравнение коробовых кривых с плоскими кривыми линиями

С развитием современных способов компьютерного моделирования сопряжение может быть выполнено не только с помощью дуги окружности, а и другой кривой, например, эллипсом (рис. 3.41).

Сопряжение произвольной плоской кривой

Винтовые линии

Винтовая линия– траектория конца М отрезка ОМ, который удлиняется или укорачивается и движется вдоль перпендикулярной ему оси і, равномерно вращаясь при этом вокруг этой оси (рис. 3.42).

Горизонтальная проекция винтовой линии (рис. 3.42 а) в общем случае является спиральной кривой, фронтальная – тригонометрической кривой.

Винтовые линии

Простейшими случаями винтовых линий являются цилиндрическая и коническая винтовые линии.

Цилиндрическая винтовая линия – траектория конца М отрезка ОМ, который равномерно движется вдоль его перпендикулярной оси і, равномерно вращаясь при этом вокруг этой оси (рис. 3.42 б).

Горизонтальная проекция цилиндрической винтовой линии является окружностью, фронтальная – синусоидой.

Коническая винтовая линия – траектория конца М отрезка ОМ, который равномерно удлиняется или укорачивается и равномерно движется вдоль перпендикулярной ему оси і, равномерно вращаясь при этом вокруг этой оси (рис. 3.42 в).

Горизонтальная проекция конической винтовой линии — это спираль Архимеда, фронтальная – тригонометрическая кривая.

Винтовые линии распространены в природе. Например, форму винтовых линий имеют молекула ДНК (рис. 3.43 а), ус растения (рис. 3.43 б).

Проявления и применение винтовых линий

Винтовые линии нашли своё применение в технике. В форме винтовых линий изготовляют сверлильный инструмент (рис. 3.43 в), пружины (рис. 3.43 г), шнеки мясорубок (рис. 3.43 д). Винт Архимеда, изобретённый ок. 250 р. до н. э., используется и сейчас как рабочий орган машины для осушения затопленных низин сельскохозяйственных угодий (рис. 3.43 е). Винтовые линии можно также строить по их развёрткам (см. п. 5.3). Например, цилиндрическая винтовая линия имеет развёртку в форме прямой линии (рис. 3.44).

Построение равномерной винтовой линии по развёртке

На рис. 3.45 по заданной горизонтальной проекции неравномерной цилиндрической винтовой линии и её развёртке в форме произвольной кривой построена фронтальная проекция винтовой линии.

Построение неравномерной винтовой линии по её развёртке

Примеры и образцы решения задач:

Услуги по выполнению чертежей:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник