Paragraf_5
.pdf
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
sin(ab ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
(5.17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
2 |
|
|
2 |
|
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
2 |
1 |
|
|
2 |
|
|
|
Проведем аналогичные выкладки для cos ab :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 2 2 |
|
|
|
||
cos ab |
|
|
|
. |
(5.18) |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
12 22 |
|
12 22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула (5.18) для вычисления косинуса ориентированного угла совпадает с соответствующей формулой для вычисления неориентированного угла между векторами
(см. § 4). Такое совпадение объясняется тем, что значения косинусов ориентированных и
неориентированных углов между векторами одинаковы.
Выведем формулы перехода |
от |
одного прямоугольного |
декартового базиса к |
|
другому. Будем предполагать, что |
нам даны два таких базиса: i , j |
и i , j , причем |
||
ориентация плоскости определена с |
помощью первого из |
них. |
Прямоугольные |
декартовые базисы – частные случаи афинных. Поэтому формулы перехода имеют вид
(5.3). Напомним, что коэффициенты a1,a2 и b1,b2 этих формул равны соответственно
координатам векторов i , j в базисе i , j : i {a1;a2}, j {b1;b2}. Покажем, что в данном
случае эти координаты зависят только от одного параметра - ориентированного угла
ii .
Рассмотрим первый случай. Базисы i , j |
и i , j имеют одинаковую ориентацию. |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. Из соотношений (5.15) следует, что |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Поэтому i j |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
a1 |
i |
cos(ii ) cos ,a2 |
|
i |
sin(ii ) sin , |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
b1 |
cos(ij ) cos(ij),b2 |
|
sin(ij) sin(ij). |
||||||||||||||||||
Далее воспользуемся соотношениями (5.14): |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
cos(ij |
) cos(ii |
) cos |
|
|
|
sin ; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
i j |
|
2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
sin(ij |
) sin(ii |
i |
) sin |
|
|
|
cos . |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
11
Таким образом, вектор |
|
j имеет координаты |
j{ sin ;cos }, формулы перехода равны: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
1 cos 2 sin , |
|
|
|
|
|
(5.19) |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
1 sin 2 cos . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Во втором случае |
данные базисы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
имеют различные ориентации. i j |
|
2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Координаты вектора i |
|
|
|
имеют такой же вид, |
|
|
|
|
|
;sin }. |
|||||||||||
|
|
|
что и в первом случае: i {cos |
||||||||||||||||||
Oпределим координаты |
|
j : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
b1 |
|
j |
cos(ij |
) cos(ii |
) cos( |
|
) sin , |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
i j |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
b2 |
j |
|
sin(ij |
|
) sin(ii |
|
|
|
|
) sin( |
) cos . |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
i j |
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Поэтому формулы перехода в этом случае имеют вид: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
1 cos 2 sin , |
|
|
|
|
|
(5.20) |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
1 sin 2 cos . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Формулы (7.9) и (7.10) можно объединить: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
1 |
1 cos 2 sin , |
|
|
|
|
|
(5.21) |
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
1 sin 2 cos . |
|
|
|
|
|
|
|
|
где = 1, если ориентации базисов одинаковы, и = -1, если они различны.
12