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二次曲面


由一般方程给出的二阶代数曲面

 ax^2+by^2+cz^2+2fyz+2gzx+2hxy+2px+2qy+2rz+d=0.
(1)

二次曲面也称为二次曲线,共有 17 种标准形式。二次曲面与每个平面的交线都是(真或退化的)圆锥曲线。此外,由固定点到二次曲面的所有切线组成的锥体与每个平面的交线都是圆锥曲线,并且该锥体与曲面的切点形成圆锥曲线(Hilbert 和 Cohn-Vossen 1999,第 12 页)。

二次曲面的例子包括锥体圆柱体椭球体椭圆锥体椭圆柱体椭圆双曲面椭圆抛物面双曲柱面双曲抛物面抛物面球体球状体

定义

e=[a h g; h b f; g f c]
(2)
E=[a h g p; h b f q; g f c r; p q r d]
(3)
rho_3=rank e
(4)
rho_4=rank E
(5)
Delta=det E,
(6)

k_1, k_2, 作为 k_3 是 ... 的根

 |a-x h g; h b-x f; g f c-x|=0.
(7)

同样定义

 k={1   if the signs of nonzero ks are the same; 0   otherwise.
(8)

然后下表列举了 17 种二次曲线及其性质 (Beyer 1987)。

曲面方程rho_3rho_4sgn(Delta)k
重合平面x^2=011
椭球体(虚)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)+(z^2)/(c^2)=-134+1
椭球体(实)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)+(z^2)/(c^2)=134-1
椭圆锥体(虚)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)+(z^2)/(c^2)=0331
椭圆锥体(实)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)-(z^2)/(c^2)=0330
椭圆柱体(虚)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)=-1231
椭圆柱体(实)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)=1231
椭圆抛物面z=(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)24-1
双曲柱面(x^2)/(a^2)-(y^2)/(b^2)=-1230
双曲抛物面z=(y^2)/(b^2)-(x^2)/(a^2)24+0
单叶双曲面(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)-(z^2)/(c^2)=134+0
双叶双曲面(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)-(z^2)/(c^2)=-134-0
相交平面(虚)(x^2)/(a^2)+(y^2)/(b^2)=0221
相交平面(实)(x^2)/(a^2)-(y^2)/(b^2)=0220
抛物柱面x^2+2rz=013
平行平面(虚)x^2=-a^212
平行平面(实)x^2=a^212

在非退化的二次曲面中,椭圆(和普通)柱面双曲柱面、椭圆(和普通)锥面直纹曲面,而单叶双曲面双曲抛物面双重直纹曲面

任意位置的两个任意二次曲面的交线与任何平面的交点不能超过四个(Hilbert 和 Cohn-Vossen 1999,第 24 页)。


另请参阅

锥体, 共焦二次曲线, 三次曲面, 圆柱体, 双重直纹曲面, 椭球体, 椭圆锥体, 椭圆柱体, 椭圆抛物面, 双曲柱面, 双曲抛物面, 双曲面, 平面, 二次的, 四次曲面, 直纹曲面, 曲面

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参考文献

Beyer, W. H. CRC 标准数学表格,第 28 版 Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 210-211, 1987.Hilbert, D. 和 Cohn-Vossen, S. "二阶曲面。" §3 in 几何与想象。 New York: Chelsea, pp. 12-19, 1999.Mollin, R. A. 二次曲线。 Boca Raton, FL: CRC Press, 1995.

在 Wolfram|Alpha 上引用

二次曲面

引用为

Weisstein, Eric W. "二次曲面。" 来自 MathWorld--Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/QuadraticSurface.html

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