Citat:
Ursprungligen postat av
GHz
Bestäm alla punkter i området x > 0, y > 0, z > 0 där ytorna x² - y² + z² + 2 = 0 och x² + y² + 3z² = 8 skär varandra under rät vinkel. (Med vinkeln mellan ytorna i en punkt på ytorna menas vinkeln mellan ytornas respektive normaler i punkten.)
---
Kurvornas normalvektorer ges av dess gradienter. Kurvorna är vinkelräta mot varandra när skalärprodukten av dess gradienter är 0 (om jag förstått det rätt).
z_1 = sqrt(-2 + y² - x²)
z_2 = sqrt( (8 - x² - y²)/3 )
∇z_1 = (dz/dx, dz/dy) = ( -x/(sqrt(-2 + y² - x²)), y/(sqrt(-2+y²-x²)) )
∇z_2 = (dz/dx, dz/dy) = ( -x/(sqrt(3)*sqrt(8 - x² - y²), -y/(sqrt(3)*sqrt(8 - x² - y²)) )
Ekvationen
∇z_1 * ∇z_2 = 0
ger lösningarna
x = ±1, y = ±1
x = 0, y = 0
http://www.wolframalpha.com/input/?i=x%5E2%2F%28+3+*+sqrt%28+%288-x%5E2-y%5E2%29%2F3+%29+*+sqrt%28-2%2By%5E2-x%5E2%29+%29+-+y%5E2%2F%2 8+3*+sqrt%28+%288-x%5E2-y%5E2%29%2F3+%29+*+sqrt%28-2%2By%5E2-x%5E2%29+%29+%3D+0
Kommer tyvärr inte fram till det rätta svaret i facit, där det står (1, 2, 1). Någon som förstår sig på detta?
Tack på förhand!
Du får ursäkta eventuella fel/tankevurpor, började nyligen med flervariabelanalys.
Sätt f(x, y, z) = x² - y² + z² + 2 och g(x, y, z) = x² + y² + 3z² - 8
grad f = (2x, -2y, 2z) och grad g = (2x, 2y, 6z) (detta fås av de partiella derivatorna)
Låt de punkter där detta skall gälla ges av (a,b,c).
Då måste det gälla att:
a² - b² + c²=-2
a² + b² + 3c² = 8
4a²-4b²+12c²=0 (Detta är skalärprodukten av gradienterna)
Förenkling ger:
a² - b² + c² = -2
a² + b² + 3c² = 8
a² - b² + 3c² = 0
Subtrahera ekv 2 med ekv 3 och du får:
2b² = 8
b² = 4
b = 2 (vi valde den positiva lösningen)
Ekv 3 ger att a² - b² = -3c². Sätt in detta i ekv 1 och du har:
-3c² + c² = -2
-2c² = -2
c² = 1
c = 1 (väljer den positiva lösningen)
Med b = 2 och c = 1 får vi mha ekv 1:
a² - 4 + 1 = -2
a² = 1
a = 1 (väljer den positiva lösningen)
Och vi har a = 1, b = 2, c = 1 som ger punkten (1, 2, 1)