Transzformációk síkon, térben

Hasonló dokumentumok
Térbeli transzformációk, a tér leképezése síkra

Számítógépes geometria

Egybevágósági transzformációk

Hajder Levente 2017/2018. II. félév

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Geometria III.

Számítási feladatok a Számítógépi geometria órához

Egybevágósági transzformációk. A geometriai transzformációk olyan függvények, amelyek ponthoz pontot rendelnek hozzá.

Feladatok Házi feladat. Keszeg Attila

Matematika (mesterképzés)

16. tétel Egybevágósági transzformációk. Konvex sokszögek tulajdonságai, szimmetrikus sokszögek

VIK A2 Matematika - BOSCH, Hatvan, 3. Gyakorlati anyag. Mátrix rangja

Tartalom. Nevezetes affin transzformációk. Valasek Gábor 2016/2017. tavaszi félév

Geometria II gyakorlatok

Valasek Gábor Informatikai Kar. 2016/2017. tavaszi félév

Geometria 1 összefoglalás o konvex szögek

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

A geometriai transzformációk tárgyalásának egy módja a tanárképzésben. doktori (PhD) értekezés. Krisztin Német István

Sajátértékek és sajátvektorok. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István

1. Bázistranszformáció

2. ELŐADÁS. Transzformációk Egyszerű alakzatok

Fejezetek az euklideszi geometriából

17. előadás: Vektorok a térben

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

Geometria II gyakorlatok

Haladó lineáris algebra

1. zárthelyi,

JEGYZET Geometria 2., tanárszak

MATEMATIKA TANMENET SZAKKÖZÉPISKOLA 10.B OSZTÁLY HETI 4 ÓRA 37 HÉT/ ÖSSZ 148 ÓRA

3D koordináta-rendszerek

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

A tér lineáris leképezései síkra

Lineáris algebra. =0 iє{1,,n}

Geometriai példatár 3.

1. GONDOLKODÁSI MÓDSZEREK, HALMAZOK, KOMBINATORIKA, GRÁFOK

MATEMATIKA TANMENET. 9. osztály. 4 óra/hét. Budapest, szeptember

Koordinátageometria jegyzetvázlat

EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR SZAKDOLGOZAT. A Kiepert-hiperbola

1. Mátrixösszeadás és skalárral szorzás

MATEMATIKA TANMENET 9.B OSZTÁLY FIZIKA TAGOZAT HETI 6 ÓRA, ÖSSZESEN 216 ÓRA

6. gyakorlat. Gelle Kitti. Csendes Tibor Somogyi Viktor. London András. jegyzetei alapján

LINEÁRIS ALGEBRA. matematika alapszak. Euklideszi terek. SZTE Bolyai Intézet, őszi félév. Euklideszi terek LINEÁRIS ALGEBRA 1 / 40

SZAKKÖZÉPISKOLA ÉRETTSÉGI VIZSGRA FELKÉSZÍTŐ KK/12. ÉVFOLYAM

Lineáris algebra zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I márc.11. A csoport

Infobionika ROBOTIKA. X. Előadás. Robot manipulátorok II. Direkt és inverz kinematika. Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében

Praktikum II. Dr. Szilágyi Ibolya. Matematika és Informatika Intézet EKF, Eger. 2006/07 I. szemeszter

Mátrixok 2017 Mátrixok

1. feladatsor Komplex számok

Matematika osztályozó vizsga témakörei 9. évfolyam II. félév:

I. VEKTOROK, MÁTRIXOK

Matematika A1a Analízis

9. előadás. Térbeli koordinátageometria

x = cos αx sin αy y = sin αx + cos αy 2. Mi a X/Y/Z tengely körüli forgatás transzformációs mátrixa 3D-ben?

Matematika pótvizsga témakörök 9. V

Osztályozóvizsga-tematika 8. évfolyam Matematika

Függvény fogalma, jelölések 15

ÍRÁSBELI BELSŐ VIZSGA MATEMATIKA 8. évfolyam reál tagozat Az írásbeli vizsga gyakorlati és elméleti feladatai a következő témakörökből származnak.

Testek. 16. Legyen z = 3 + 4i, w = 3 + i. Végezzük el az alábbi. a) (2 4), Z 5, b) (1, 0, 0, 1, 1) (1, 1, 1, 1, 0), Z 5 2.

Geometria. a. Alapfogalmak: pont, egyenes, vonal, sík, tér (Az alapfogalamakat nem definiáljuk)

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

Térbeli geometriai transzformációk analitikus leírása

Bevezetés. Transzformáció

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. Biró Zsolt. 1. Célkit zések Általános követelmények 1

MATEMATIKA TANMENET SZAKKÖZÉPISKOLA 11B OSZTÁLY HETI 4 ÓRA 37 HÉT/ ÖSSZ 148 ÓRA

Az alapvetı tudnivalók jegyzéke matematikából 9. évf. Halmazok. Algebra és számelmélet

Geometria II. Vázlat Kovács Zoltán előadásaihoz január 26.

Debreceni Egyetem Természettudományi Kar Matematikai Intézet. Szakdolgozat. Fixponttételek és elemi geometriai alkalmazásai

Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

1. Transzformációk mátrixa

17.2. Az egyenes egyenletei síkbeli koordinátarendszerben

TANMENET ... Az iskola fejbélyegzője. a matematika tantárgy. tanításához a 9. a, b osztályok számára

Meghirdetés féléve 2 Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) 2+0

Osztályozóvizsga és javítóvizsga témakörei Matematika 9. évfolyam

Számítógépes Grafika mintafeladatok

Így a Bálint számára kedvező esetek száma +, hiszen duplán számoltuk azokat az eseteket, amikor a számok sem 2-vel, sem 5-tel nem oszthatók.

2) A koordinátázott síkban adva van egy E ellipszis, melyet az x2

1. Az euklideszi terek geometriája

An transzformációk a síkban

Robotika. Kinematika. Magyar Attila

1. A Hilbert féle axiómarendszer

Kiegészítések Kurusa Árpád és Szemők Árpád A számítógépes ábrázoló geometria alapjai c. könyvéhez

Klár Gergely 2010/2011. tavaszi félév

Csörg Katalin Mária. BSc szakdolgozat. Témavezet : Juhász Péter. Számítógéptudományi Tanszék

MA1143v A. csoport Név: december 4. Gyak.vez:. Gyak. kódja: Neptun kód:.

Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

OSZTÁLYOZÓVIZSGA TÉMAKÖRÖK 9. OSZTÁLY

Hraskó András, Surányi László: spec.mat szakkör Tartotta: Hraskó András. 1. alkalom

Geometria 1, normálszint

Keresztmetszet másodrendű nyomatékainak meghatározása

Kvadratikus alakok és euklideszi terek (előadásvázlat, október 5.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

I. A geometriai transzformáció fogalma

Záróvizsga tételek matematikából osztatlan tanárszak

A hiperbolikus síkgeometria Poincaré-féle körmodellje

Gauss-eliminációval, Cholesky felbontás, QR felbontás

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

2. A tantárgy tartalma Előadás Az axiomatikus módszer a matematikában. A geometria axiomatikus megalapozásáról.

Vektorok és koordinátageometria

1. Geometria a komplex számsíkon

MATEMATIKA TANMENET SZAKKÖZÉPISKOLA 9.A, 9.D. OSZTÁLY HETI 4 ÓRA 37 HÉT ÖSSZ: 148 ÓRA

Matematika szóbeli érettségi témakörök 2016/2017-es tanév őszi vizsgaidőszak

Átírás:

Transzformációk síkon, térben

Leképezés, transzformáció Leképezés: Ha egy A ponttér pontjaihoz egy másik B ponttér pontjait kölcsönösen egyértelműen rendeljük hozzá, akkor ezt a hozzárendelést leképezésnek nevezzük. Transzformáció: Ha A = B, azaz a teret önmagára képezzük le, akkor a tér transzformációjáról beszélünk. Nem elfajult leképezés: A kiinduló tér és a képtér dimenziója megegyezik, azaz a leképezés során nem történik dimenzióvesztés. (Pl. a transzformációk ennek eleget tesznek.) Elfajult leképezés: A képtér dimenziója alacsonyabb, mint a kiinduló tér dimenziója. (Pl. a tér síkra történő leképezései párhuzamos, centrális vetítés, axonometria )

Transzformációk A jellemzés szempontja milyen geometriai tulajdonságokat hagynak invariánsan. Alapvető elvárások: Egyenestartás (lineáris transzformációk) Illeszkedéstartás További elvárások lehetnek: Szögtartás Távolságtartás Párhuzamosságtartás Osztóviszonytartás Kettősviszonytartás Körüljárási irány megtartása

A sík transzformációi Mozgások: Eltolás Pont körüli forgatás Ezek kombinációja Egybevágósági transzformációk: Mozgások Tükrözések Ezek kombinációja Tulajdonságok Lineáris transzformáció Szögtartó Párhuzamosságtartó Távolságtartó Irányítástartó Lineáris transzformáció Szögtartó Párhuzamosságtartó Távolságtartó

Eltolás A sík transzformációi Forgatás A d(d x,d y ) vektorral történő eltolás: Mátrixos formában: Origó körüli a szöggel történő forgatás: Homogén koordinátákban: Homogén koordinátákban:

A sík transzformációi - tükrözések Az x tengelyre való tükrözés: Az y tengelyre való tükrözés: Mátrixos alakban: Mátrixos formában: Mátrixa homogén koordinátákban: Homogén koordinátákban:

A sík transzformációi - tükrözések Az y=x egyenesre való tükrözés: Origóra való tükrözés: Mátrixos formában: Mátrixos formában: Homogén koordinátákban: Homogén koordinátákban:

A sík egybevágósági transzformációi Az eltolás kivételével minden egybevágósági transzformáció egy 2 2-es mátrixszal azonosítható. Reguláris mátrixok biztosítják a kölcsönösen egyértelmű megfeleltetést, illetve a transzformációk invertálhatóságát. Identitás - egységmátrix Transzformáció inverze - inverz mátrix Transzformációk egymás utáni végrehajtása mátrixok szorzása Egybevágósági (euklideszi) transzformációk - ortogonális mátrixok Egy M mátrix ortogonális, ha a transzponáltja egyben az inverze is. M =M 1 det(m)=±1 Mozgások (irányítást nem váltó tr.) - +1 det. ortogonális mátrixok Tükrözések (irányítást váltó tr.) - -1 det. ortogonális mátrixok

A sík egybevágósági transzformációi Homogén koordinátákat használva az eltolás különleges szerepe megszűnik. 3 3-as mátrixokkal azonosítjuk a transzformációt. 2 2-es ortogonális mátrix eltolás-vektor

A sík hasonlósági transzformációi Hasonlósági transzformációk: középpontos hasonlóság euklideszi transzformációk ezek kombinációja Origó középpontú, l arányú hasonlóság: A nemelfajult hasonlósági transzformációk olyan 2 2-es reguláris mátrixszal adhatók meg, melyekre AA =ke, ahol k 0.

A sík affin transzformációi Az eddigi transzformációkat leíró 2 2-es reguláris mátrixok vagy ortogonálisak, vagy az AA =ke (k 0) feltételnek tesznek eleget. Milyen transzformációkat írnak le a kimaradó reguláris mátrixok? Nem lesznek távolságtartók. Nem tartják meg a tetszőleges irányú szakaszok arányát. Affinitások Összességében a 2 2-es reguláris mátrixok egyenestartó, illeszkedéstartó,osztóviszonytartó leképezéseket írnak le. Az hasonlósági transzformációkhoz képest nagyobb szabadságot adnak.

A sík affin transzformációi A hasonlósági transzformációkkal újabb elemi transzformációk kombinálódnak: Skálázás (tengelyenként különböző mértékben) Nyírás (eláció) A sík pontjait egy egyenessel párhuzamosan elcsúsztatjuk úgy, hogy a csúsztatás mértéke egyenesen arányos a fix egyenestől mért előjeles távolsággal. Az x tengellyel párhuzamos nyírás: Az y tengellyel párhuzamos nyírás:

A sík affin transzformációi A síkbeli affinitás alaptétele: Egy síkbeli affinitást három általános helyzetű pont és azok képei egyértelműen meghatároznak. (Ekkor a sík bármely negyedik pontjának képe egyértelműen meghatározható.) Tengelyes affinitás (speciális affinitás): Az affinitások speciális esete, egy egyenes pontonként helyben marad a leképezés során. A fix egyenes neve: tengely Az egymásnak megfelelő pontokat összekötő egyenesek egymással párhuzamosak.

A sík projektív transzformációi Egy transzformáció projektív transzformáció, ha egyenestartó illeszkedéstartó kettősviszonytartó. A kettősviszony középpontos vetítéssel szemben invariáns. A projektív transzformációk a sík legáltalánosabb transzformációi, melyek a párhuzamosságot sem tartják meg. A síkbeli projektivitás alaptétele: Egy síkbeli projektív transzformációt négy általános helyzetű pont, és azok képei egyértelműen meghatároznak. A síkon bármely négyszöget bármely másik négyszögbe átvihetünk projektivitás segítségével.

A sík projektív transzformációi A végtelen távoli elemekkel kibővített síkon értelmezzük, nemcsak a véges helyzetű pontokra hatnak, hanem a végtelen távoliakra is. A végtelen távoli egyenes képe egy közönséges Ellentengelyek: egyenes lesz. Van egy olyan közönséges egyenes, amelynek a képe a sík végtelen távoli egyenese. Mi történik akkor, ha a végtelen távoli egyenes képe önmaga? Ekkor az affin leképezéseket kapjuk.

A sík projektív transzformációi Analitikus leírás homogén koordinátákban: A koordináták közötti kapcsolatot leíró egyenletrendszer: Mátrix alakban: A proj. leképezés hatása a véges részen Descartes-féle koordinátákban is megadható: (Lineáris tört kifejezés)

A tér projektív transzformációi A térbeli projektivitás alaptétele: Egy térbeli projektív transzformációt öt általános helyzetű pont, és azok képei egyértelműen meghatároznak. A projektivitás alaptétele: Egy n dimenziós projektív térbeli projektív transzformációt n+2 általános helyzetű pont, és azok képei egyértelműen meghatároznak.

A tér projektív transzformációi Analitikus leírás homogén koordinátákban: A koordináták közötti kapcsolatot leíró egyenletrendszer: A tér affin transzformációi Azaz minden projektív transzformációhoz arányosság erejéig hozzárendelünk egy 4 4-es reguláris mátrixot. Az affin transzformációk olyan projektív transzformációk, melyeknél a végtelen távoli sík önmagára képződik le. Kettősviszonytartás helyett belép az osztóviszonytartás. A 44 0 (A 44 a harmadrendű főminor) Az utolsó sor 0 0 0 1

A tér hasonlósági transzformációi A hasonlósági transzformációk olyan affin transzformációk, melyeknél tetszőleges állású szakaszok aránya állandó. Analítikusan: A 4 4-es reguláris mátrixban az utolsó sor 0 0 0 1 A harmadrendű főminorra teljesül az MM =ke (k 0) tulajdonság. A tér egybevágósági transzformációi Az egybevágósági transzformációk olyan hasonlósági transzformációk, melyek a szakaszok hosszát megtartják. Analítikusan: A 4 4-es reguláris mátrixban az utolsó sor 0 0 0 1 A harmadrendű főminor ortogonális 3 3-as mátrix(inverze azonos a transzponáltjával.)

A tér mozgásai A mozgások olyan egybevágósági transzformációk, melyek az alakzatok irányítását megtartják. Analítikusan: A 4 4-es reguláris mátrixban az utolsó sor 0 0 0 1 A harmadrendű főminor olyan ortogonális mátrix, melynek a determinánsa +1. Eltolások helye a transzformációk leírásában Homogén koordinátás leírásban az eltolásvektor koordinátái az utolsó oszlopban jelennek meg. Az affin transzformáció mátrixa eltolás-vektor

Példák A d vektorral való eltolás homogén koordinátákban Az x tengely körüli +a szöggel való forgatás Az y tengely körüli +a szöggel való forgatás A z tengely körüli +a szöggel való forgatás

Példák Az xy síkra való tükrözés A tengelyek mentén különböző mértékű skálázás Az xy síkkal párhuzamos, l,m arányú nyírás