Преобразование пространств и криволинейные координаты

Координатные поверхности составляют три семейства:

а) — концентрические сферы с центром в начале координат;

б) — круговые конусы, осью которых служит ось ;

в) — полуплоскости, проходящие через ось .

Якобиан этого преобразования:

.

Якобиан сохраняет знак плюс, за исключением упомянутых выше случаев, когда , либо , и якобиан обращается в нуль.

3) Преобразование пространства самого в себя по формулам:

, ,

однозначно обратимо:

, , .

Оно называется инверсией.

4) Эллиптические координаты. Рассмотрим семейство софокусных и соосновных поверхностей второго порядка:

,

состоящее из эллипсоидов (при ), однополостных гиперболоидов (при ) и, наконец, двуполостных гиперболоидов (при ).

Через каждую точку пространства, не лежащую на координатах плоскостях, проходит по одной поверхности каждого типа. Действительно, левая часть уравнения, получаемого из :

,

имеет знак минус при , знак плюс при , снова знак минус при и, наконец, знак плюс при больших . Отсюда следует, что уравнение имеет три положительных корня: один (что отвечает эллипсоиду), второй , (он дает однополостный гиперболоид), третий (двуполостной гиперболоид).

Используя свойства корней написанного выше уравнения, которое мы можем рассматривать как кубическое уравнение относительно , а именно:

,

;

,

найдем:

, ,

.

Если ограничиться первым координатным октантом, то в этих формулах надлежит сохранить лишь положительные знаки. Числа можно рассматривать, как криволинейные координаты точек этого угла. Их и называют эллиптическими координатами. Три семейства координатных поверхностей - это и будут семейства эллипсоидов, однополостных и двуполостных гиперболоидов, о которых была речь выше.

Якобиан преобразования имеет вид:

Дидактическая игра, организация и проведение дидактических игр
Игра - один из тех видов детской деятельности, которой используется взрослыми в целях воспитания дошкольников, младших школьников, обучая их различным действиям с предметами, способам и средствам общения. В игре ребёнок развивается как личность, у него формируется те стороны психики, от которых в п ...

Проблемы взаимодействия семьи и детского сада в истории педагогической теории и практики
Проблема эффективного взаимодействия с родителями стала особенно актуальной во второй половине XIX века, когда первая общественно-педагогическая организация, Санкт-Петербургское Педагогическое Собрание, начало курировать деятельность Временной комиссии детских садов. После этого общественное и семе ...

Разработка занятия в 3-м классе на тему «Лес – природное сообщество» с использованием сюжетно-ролевой игры
Актуальность экологического воспитания сегодня имеет большое значение. Очень важно уже в детстве сформировать у ребенка щадящее, оберегающее и ответственное отношение как к ресурсам и объектам дикой природы, так и к достижениям цивилизации, этой «второй» природы, созданной руками и умом человека. Ч ...