Покажіть, що шлях, простежений точкою перетину трьох взаємних перпендикулярних дотичних площин до еліпсоїдної сокири ^ 2 + по ^ 2 + cz ^ 2 = 1, є сферою з тим же центром, що й у еліпсоїда.

Покажіть, що шлях, простежений точкою перетину трьох взаємних перпендикулярних дотичних площин до еліпсоїдної сокири ^ 2 + по ^ 2 + cz ^ 2 = 1, є сферою з тим же центром, що й у еліпсоїда.
Anonim

Відповідь:

Дивись нижче.

Пояснення:

Виклик # E-> f (x, y, z) = сокира ^ 2 + по ^ 2 + cz ^ 2-1 = 0 #

Якщо #p_i = (x_i, y_i, z_i) у E # потім

# ax_ix + by_iy + cz_iz = 1 # є дотичною до площини # E # тому що має спільну точку і #vec n_i = (ax_i, by_i, cz_i) # нормальний до # E #

Дозволяє # Pi-> альфа x + бета y + гама z = дельта # бути загальною площиною, дотичною до # E # потім

# {(x_i = alpha / (a delta)), (y_i = beta / (bdelta)), (z_i = gamma / (c delta)):} #

але

# ax_i ^ 2 + by_i ^ 2 + cz_i ^ 2 = 1 # тому

# alpha ^ 2 / a + beta ^ 2 / b + гама ^ 2 / c = delta ^ 2 # і загальне рівняння дотичної площини

#alpha x + beta y + gamma z = pmsqrt (альфа ^ 2 / a + бета ^ 2 / b + гама ^ 2 / c) #

Тепер дані три ортогональні площини

# Pi_i-> alpha_i x + beta_i y + gamma_i z = delta_i #

і покликання #vec v_i = (alpha_i, beta_i, gamma_i) # і створення

#V = ((vec v_1), (vec v_2), (vec v_3)) # ми можемо вибрати

#V cdot V ^ T = I_3 #

і як наслідок

# V ^ Tcdot V = I_3 #

тоді ми також маємо

# {(sum_i alpha_i ^ 2 = 1), (sum_i beta_i ^ 2 = 1), (sum_i gamma_i ^ 2 = 1), (sum_i alpha_i beta_i = 0), (sum_i alpha_i gamma_i = 0), (sum_i beta_i gamma_i = 0):} #

Тепер додаємо #sum_i (alpha_i x + beta_iy + gamma_iz) ^ 2 # ми маємо

# x ^ 2sum_i alpha_i ^ 2 + y ^ 2sum_i beta_i ^ 2 + z ^ 2sum_i gamma_i ^ 2 + 2 (xy сума (alpha_i beta_i) + xzsum (alpha_i gamma_i) + сума (beta_i gamma_i)) = sum_i delta_i ^ 2 #

і, нарешті

# x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 = сума_i delta_i ^ 2 #

але #sum_i delta_i ^ 2 = sum_ialpha_i ^ 2 / a + sum_ibeta_i ^ 2 / b + sum_igamma_i ^ 2 / c = 1 / a + 1 / b + 1 / c #

тому

# x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2 = 1 / a + 1 / b + 1 / c #

яка являє собою шлях, простежений точкою перетину трьох взаємних перпендикулярних дотичних площин до еліпсоїда.

Прикріплений графік для еліпсоїда

# x ^ 2 + 2y ^ 2 + 3z ^ 2 = 1 #