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Mathematics Senior High

(1)中心cは直径abの中点ってなんでわかるのですか? 球面の方程式って聞かれたら標準形と一般形を覚えなくてはならないのですか?

。 12 標 る 2 b です球面の方程式を求めよ。 次の条件を満たす。 2点A(1,2,4), B(-5, 8, -2)を直径の両端とする。 (x-a)²+(y-b)²+(2-c)²=r² > 球面の方程式には, 次の2通りの表し方がある 1 (2) 点 (5, 1,4)を通り, 3つの座標平面に接する 球の中心や半径のいずれかがわかる場合は, 1 標準形 を用いて考える。 ② 一般形x2+y2+² + Ax+By+Cz+D=0 (1) 「線分 AB が直径」から, 中心 Cは線分ABの中点。 また (半径) AC BC また,x>0,y0,z>0である点を通ることから,中心の座標は半径を用いて表すこ (2) 「3つの座標平面に接する」 から,中心から各座標平面に下ろした垂線が半径。 Y とができる。 この球面の中心Cは直径 ABの中点であるから (1) d125 1-5 2+8 4/22) すなわちC(-2,5,1) また、球面の半径をrとすると =AC2=(-2-1)+(5-2)+(1-4)227 よって (x+2)+(y-5)+(z-1)=27 半径r=3√3 ① 標準形で表す。 球面が各座標平面に接し、かつ点 (5, 1, 4) を通ることか <x>0,y>0,z>0の部 半径をrとすると,中心の座標は(r, r, r) と表される。 にある点を通ることから 中心もx>0,y0,z> (x-r)^2+(y_r)^2+(zr)^²=re の部分にある。 ゆえに、球面の方程式は 点 (5, 1, 4) を通るから r2-10r+21=0 (5-r)²+(1-r)²+(4-r)² = r² ゆえに (r-3)(r-7)=0 したがって r=3, 7 M.P.3 基本事項 中心と半径が見える形。 (x-3)²+(y-3)²+(2-3) ²=9 #l (x-7)²+(y-7)²+(z-7)²=49 答えは2通り。 焼 直径の両端が与えられた球面の方程式 2点A(x1, y1, 1), B(X2, y2, zz) を直径の両端とする球面の方程式は 7 ) = 0

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Mathematics Undergraduate

大学 幾何学 専門の方からすると基本問題と伺ったのですが、私が文系大学生ということもあり、何も解答を出せません。 解答を出していただけますと幸いです。 3題のうち1題だけでもとても嬉しいです。 よろしくお願いいたします。

1. S2 = {(x,y,z) ∈ R3 | x2 + 42 + 22 = 1} を単位球面とし, R3 のry平面を自然に R2 と同一 視する: {(x, y,0) | (x, y) = R²} ↔ R², (x, y,0) ↔ (x, y). “北極” (0,0,1) 以外の各点 p∈ S2 に対し, p と (0,0,1) を結ぶ直線と xy平面との交点を n(p) とすることで 写像 ゆN: S2\{(0,0,1)} → R2 が定まる. これを北極からの立体射影とよぶ.同様に,p∈ S2\{(0,0,-1)} と “南極” (0,0,-1) を結ぶ直線を考えることで, 南極からの立体射影 $s: S2 \{(0,0,-1)} → R? ができる.これらにより与えられる球面の二つの“地図”(局所座標)の間の変換 son²を 考えよう.この座標変換の定義域 (すなわち ♀N の行き先の R2 の中の適当な開集合) 上の 座標軸に平行な直線たち Lk={(x,k)|n∈R}, L'k={(k,y)|y∈R}(k= -2,-1,0,1,2) (下の図を参照) を pson でうつしてできる曲線の絵を描け. L2 L1 Lo L_1 L-2 I'_2I'_L' LL'2 son の式を計算して求めても、 作図によって求めても良い. 答えだけではなく, 理由も (読み手が理解できるように) 説明すること.

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