الانتقال إلى المحتوى الرئيسي

ما هي الزوايا التي أحتاجها لتدوير النقطة ص 1 0 للحصول على نقطة بإحداثيات 3 2 1 2

يتطلب حل هذه المشكلة معرفة أساسيات الهندسة والقدرة على العمل مع الإحداثيات ثلاثية الأبعاد. المهمة هي العثور على قيم الزوايا التي عندها النقطة ص1 0 سيتم تدويرها للحصول على نقطة بإحداثيات 3 2 1 2.

أولا ، دعنا نتعرف على معنى هذه الإحداثيات. النقطة ص1 0 له إحداثيات س = 1 و ص = 0. النقطة ذات الإحداثيات 3 2 1 2 لها إحداثيات س = 3, ص=2 و ض = 1. المتجه ص 1 0 يربط هاتين النقطتين ببساطة.

يمكننا الآن استخدام صيغ الدوران في الفضاء ثلاثي الأبعاد لإيجاد الزوايا التي يدور عندها المتجه. في هذه الحالة ، سنحتاج إلى إيجاد قيم زوايا الدوران بالنسبة لمحاور س و ص و ض.

بفضل معرفة إحداثيات النقاط ، يمكننا إيجاد الزوايا التي نحتاج من خلالها إلى تدوير النقطة ص 1 0 للحصول على نقطة بإحداثيات 3 2 1 2.

  1. زوايا الدوران للحصول على نقطة في الفضاء
  2. الزاوية الأولى للدوران
  3. الزاوية الثانية للدوران
  4. الزاوية الثالثة للدوران
  5. الزاوية الرابعة للدوران
  6. الزاوية الخامسة للدوران
  7. الزاوية السادسة للدوران
  8. سؤال وجواب
  9. ما زوايا أحتاج لتدوير نقطة ص (1,0) للحصول على نقطة مع الإحداثيات (3,2)?
  10. ما هي الحركات التي تحتاج إلى القيام بها مع النقطة ص (1,0) بحيث ينتهي بها الأمر عند النقطة مع الإحداثيات (3,2)?
  11. ما ينبغي تعيين زوايا دوران إلى نقطة ص (1,0) بحيث ينتقل إلى نقطة مع الإحداثيات (3,2)?

زوايا الدوران للحصول على نقطة في الفضاء

من أجل الحصول على نقطة ذات إحداثيات (3 ، 2 ، 1 ، 2) من نقطة البداية ص(1 ، 0) ، من الضروري إجراء بعض الدورات الزاوية في الفضاء. يمكن ضبط زوايا الدوران بالراديان أو الدرجات ، وتحديد الدوران حول محاور الإحداثيات.

لهذه المهمة ، يمكنك استخدام التسلسل التالي من التناوب الزاوي:

  1. الدوران حول المحور السيني: من أجل الحصول على تنسيق المحور السيني 3 ، النقطة ص يجب تدويرها للأمام بمقدار 2 راديان (أو 114.6 درجة).
  2. الدوران حول المحور ص: من أجل الحصول على الإحداثيات 2 على المحور ص ، النقطة ص يجب تدويرها إلى اليمين بمقدار 1 راديان (أو 57.3 درجة).
  3. الدوران حول ض المحور: من أجل الحصول على إحداثيات (1 ، 2) على طول المستوى الأفقي ، النقطة ص يجب أن تدور حول ض المحور بمقدار 2 راديان (أو 114.6 درجة).

بعد إجراء التناوب الزاوي المحدد ، النقطة ص (1 ، 0) سيتم تحديد موقع النقطة مع الإحداثيات المحددة (3 ، 2 ، 1 ، 2) في الفضاء.

الزاوية الأولى للدوران

للحصول على نقطة ذات إحداثيات (3 ، 2 ، 1 ، 2) من النقطة ص (1 ، 0) ، يجب إجراء زاوية الدوران الأولى.

دوران نقطة ص يحدث في الفضاء ثلاثي الأبعاد ويتم تحديدها من قبل ثلاث زوايا: زوايا الدوران في الطائرة س ص ، شز و يز.

في هذه الحالة ، نعرف فقط إحداثيات النقطة ص ونقطة النهاية (3, 2, 1, 2), لذلك ، يمكن اختيار زاوية الدوران الأولى بشكل تعسفي.

اعتمادا على متطلبات وسياق المهمة ، يمكن تحديد زاوية الدوران الأولى بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، يمكن تحديده لتدوير النقطة ص حول المحور س بزاوية معينة ، أو يمكنك تحديد دوران حول المحور ص أو ض. يعتمد الاختيار المحدد للزاوية على المهمة المطروحة والنتائج المطلوبة.

على سبيل المثال ، عند اختيار زاوية الدوران حول المحور س ، نقوم بتغيير قيمة الإحداثيات ص للنقطة ص ، عند اختيار زاوية الدوران حول المحور ص ، تتغير قيمة الإحداثيات س ، وعند الدوران حول المحور ض ، تتغير قيمة الإحداثيات س و ص.

وبالتالي ، للحصول على نقطة ذات إحداثيات (3 ، 2 ، 1 ، 2) من النقطة ص (1 ، 0) ، يجب علينا تحديد زاوية الدوران الأولى ، والتي ستسمح لنا بتغيير قيم الإحداثيات المقابلة للنقطة ص إلى القيم المطلوبة.

الزاوية الثانية للدوران

ستكون الزاوية الثانية للدوران هي الزاوية التي ستسمح لك بتغيير إحداثيات النقطة ص من (1 ، 0) إلى (3 ، 2). لقد حددنا بالفعل زاوية الدوران الأولى ، والتي حولت النقطة ص بحيث يكون لها إحداثيات (1 ، 2). الآن نحن بحاجة إلى إيجاد الزاوية التي ستعطي التغييرات المتبقية في إحداثيات النقطة.

للعثور على الزاوية الثانية للدوران ، يمكنك استخدام الصيغة لتدوير النقطة (س ، ص) بالزاوية α:

س ' = س * كوس (y) - ذ * الخطيئة ())

ذ ' = س * الخطيئة ()) + ذ * كوس ())

أين (س ، ص) هي الإحداثيات الأصلية للنقطة ، (س' ، ص') هي الإحداثيات الجديدة للنقطة بعد الدوران.

دعنا نستبدل الإحداثيات الأولية والنهائية للنقطة في هذه الصيغ ونجد الزاوية α:

الإحداثيات الأوليةالإحداثيات النهائيةزاوية α
(1, 2)(3, 2)

دعونا نحل نظام المعادلات:

  1. ل س تنسيق:
    • س ' = س * كوس (y) - ذ * الخطيئة ())
    • 3 = 1 * كوس ()) — 2 * الخطيئة ())
  2. ل ذ تنسيق:
    • ذ ' = س * الخطيئة ()) + ذ * كوس ())
    • 2 = 1 * الخطيئة ()) + 2 * كوس (co)

من خلال حل نظام المعادلات هذا ، يمكن للمرء أن يجد الزاوية.. وبالتالي ، فإن الزاوية الثانية لدوران النقطة ص ستكون مساوية للقيمة الموجودة..

الزاوية الثالثة للدوران

الزاوية الرابعة للدوران

من أجل الحصول على نقطة ذات إحداثيات (3 ، 2 ، 1) ، نحتاج إلى تدوير النقطة (1 ، 0) بزاوية معينة. في هذه الحالة ، نحن مهتمون بزاوية الدوران الرابعة.

زاوية الدوران الرابعة هي الزاوية التي تتشكل بين المحور السيني والمستوى الذي توجد فيه النقطة (1 ، 0) والنقطة المطلوبة (3 ، 2 ، 1). لتحديد هذه الزاوية ، يمكنك استخدام نظرية جيب التمام.

تسمح لنا نظرية جيب التمام بإيجاد الزاوية بين متجهين. في هذه الحالة ، سيتم توجيه المتجه الأول من الأصل إلى النقطة (1 ، 0) ، وسيتم توجيه المتجه الثاني من الأصل إلى النقطة (3 ، 2 ، 1).

وفقا لنظرية جيب التمام ، يتم تعريف الزاوية بين متجهين على النحو التالي:

نظرية جيب التمام

كوس (θ) = (أ^2 + ب^2-ج^2) / (2 * أ * ب)

أين angle هي الزاوية المرغوبة ، أ و ب هي أطوال المتجهات ، و ج هي المسافة بين النقاط.

باستبدال قيم الإحداثيات في الصيغة ، يمكننا إيجاد الزاوية بين المتجهات (1 ، 0) و (3 ، 2 ، 1):

  1. المسافة بين النقاط: جيم = √((3-1)^2 + (2-0)^2 + (1-0)^2) = √10
  2. طول المتجه الأول: أ = √(1^2 + 0^2) = 1
  3. طول المتجه الثاني: ب = √(3^2 + 2^2 + 1^2) = √14
  4. استبدال القيم في الصيغة: كوس(co) = (1^2 + √14^2 — √10^2) / (2 * 1 * √14) = (1 + 14 — 10) / (2√14) = 5 / (2√14) ≈ 0.53
  5. أوجد الزاوية: arc أرككوس(0.53) 5 58.1°

وبالتالي ، فإن الزاوية الرابعة للدوران المطلوبة للحصول على النقطة (3 ، 2 ، 1) من النقطة (1 ، 0) هي حوالي 58.1°.

الزاوية الخامسة للدوران

في سياق مشكلة تحول نقطة ص (1 ، 0) للحصول على نقطة مع الإحداثيات (3, 2, 1, 2), يمكن أن تكون المعلومات الزاوية حول الزاوية الخامسة للدوران مفيدة.

في الأساس ، لتدوير نقطة في مساحة 4 أبعاد ، تحتاج إلى استخدام 4 زوايا دوران ، كل منها مسؤول عن إحداثي واحد. ومع ذلك ، إذا عرفنا إحداثيات نقطة البداية ونقطة النهاية ، يمكننا تحديد قيمة زاوية الدوران الخامسة.

لحل هذه المشكلة ، سنحتاج إلى معرفة الصيغة الرياضية لتدوير نقطة في مساحة 4 أبعاد. إحداثيات النقطة ص (1 ، 0) يمكن تمثيلها على النحو التالي (1, 0, 0, 0), والإحداثيات الجديدة(3, 2, 1, 2) – مثل (س ، ص ، ض ، ث).

صيغة تدوير نقطة في مساحة 4 أبعاد هي كما يلي:

x’ = x * cos(a) — y * sin(a) * cos(b) + z * sin(a) * sin(b) — w * sin(a) * sin(b) * cos(c) + w * sin(a) * sin(b) * sin(c) + y * sin(a) * cos(b) * sin(c) + z * sin(a) * cos(b) * cos(c)

y’ = x * sin(a) * cos(b) + y * cos(a) + z * sin(b) + w * sin(b) * cos(c) + w * sin(b) * sin(c) — y * cos(b) * sin(c) + z * cos(b) * cos(c)

z’ = -x * sin(a) * sin(b) + y * sin(a) * cos(b) * sin(c) + z * cos(a) * cos(b) + w * cos(b) * sin(c) — y * cos(b) * cos(c) + z * sin(b) * sin(c)

w’ = -x * sin(a) * sin(b) * cos(c) + y * sin(a) * sin(b) * sin(c) — z * sin(a) * cos(b) * sin(c) + w * cos(a) * cos(b) * sin(c) + y * sin(a) * cos(b) * cos(c) + z * cos(a) * cos(b) * cos(c)

Теперь мы можем подставить координаты точек p(1, 0) и (3, 2, 1, 2) вформулу и найти значение пятого угла поворота.

تذكر أنه يجب معرفة قيم جميع زوايا الدوران الأخرى من أجل إيجاد قيمة الزاوية الخامسة للدوران.

  1. أوجد قيم زوايا الدوران الأولى والثانية والثالثة والرابعة باستخدام الإحداثيات المعروفة لنقطتي البداية والنهاية.
  2. استبدل القيم الموجودة في صيغة الدوران وحلها فيما يتعلق بزاوية الدوران الخامسة.
  3. ستكون القيمة الناتجة هي الإحداثي الخامس لمتجه الدوران.

وبالتالي ، يمكن العثور على الزاوية الخامسة للدوران باستخدام الإحداثيات المعروفة للنقاط وصيغة رياضية لتدوير نقطة في مساحة 4 أبعاد. سيسمح لك ذلك بتحديد زاوية الدوران بدقة التي يجب تطبيقها على النقطة ص(1 ، 0) للحصول على نقطة ذات إحداثيات (3, 2, 1, 2).

الزاوية السادسة للدوران

من أجل الحصول على نقطة مع الإحداثيات (3, 2, 1, 2), من نقطة البداية (1 ، 0) ، من الضروري الدوران بست زوايا.

يتم تحديد زاوية الدوران الأولى بحيث تتحرك النقطة على طول المحور س بمقدار 1 وحدة. يتم تحديد زاوية الدوران الثانية بحيث تتحرك النقطة على طول المحور ص بمقدار 2 وحدة. يتم تحديد زاوية الدوران الثالثة بحيث تتحرك النقطة على طول ض المحور بواسطة 1 وحدة. يتم تحديد زاوية الدوران الرابعة بحيث تتحرك النقطة على طول محور دبليو بمقدار 2 وحدة. يتم تحديد زاوية الدوران الخامسة بطريقة تدور على مستوى شز وتحريك النقطة في اتجاه المتجه (3 ، 1). يتم تحديد زاوية الدوران السادسة بطريقة تدور على مستوى يو وتحريك النقطة في اتجاه المتجه (2 ، 2).

يمكن تمثيل عملية تدوير النقطة في شكل جدول:

زاوية الدورانناقل الدوران
الزاوية الأولى للدوران(1, 0)
الزاوية الثانية للدوران(0, 2)
الزاوية الثالثة للدوران(0, 0, 1)
الزاوية الرابعة للدوران(0, 0, 0, 2)
زاوية الدوران الخامسة(3, 0, 1, 0)
زاوية الدوران السادسة(0, 2, 0, 2)

النقطة الأخيرة بعد زاوية الدوران السادسة سيكون لها إحداثيات (3, 2, 1, 2).

سؤال وجواب

ما زوايا أحتاج لتدوير نقطة ص (1,0) للحصول على نقطة مع الإحداثيات (3,2)?

من أجل تدوير النقطة ص (1 ، 0) والحصول على نقطة بإحداثيات (3 ، 2) ، تحتاج إلى عمل زاويتين للدوران. ستكون الزاوية الأولى مساوية للقوس المعاكسالظل من نسبة تغيير الإحداثيات الصادية إلى تغيير الإحداثيات السينية. في هذه الحالة ، هو قوس الظل(2/1) = 1.1071 راديان أو حوالي 63.43 درجة. بعد ذلك ، يجب حساب الزاوية الثانية بناء على التغيير في ض-إحداثي. في هذه الحالة ، يظل الإحداثي ض دون تغيير ، وبالتالي فإن الزاوية الثانية هي 0. وهكذا ، لتدوير نقطة ص (1 ، 0) والحصول على نقطة مع الإحداثيات (3 ، 2) ، تحتاج إلى تدوير 63.43 درجة حول المحور س.

ما هي الحركات التي تحتاج إلى القيام بها مع النقطة ص (1,0) بحيث ينتهي بها الأمر عند النقطة مع الإحداثيات (3,2)?

من أجل النقطة ص (1 ، 0) لتكون عند النقطة ذات الإحداثيات (3 ، 2) ، من الضروري تحريكها 2 وحدة على طول المحور س و 2 وحدة على طول المحور ص. وبالتالي ، تحتاج إلى الانتقال إلى المتجه (2 ، 2).

ما ينبغي تعيين زوايا دوران إلى نقطة ص (1,0) بحيث ينتقل إلى نقطة مع الإحداثيات (3,2)?

من أجل النقطة ص (1 ، 0) للانتقال إلى النقطة مع الإحداثيات (3 ، 2) ، تحتاج إلى تدوير بواسطة زاويتين. ستكون الزاوية الأولى مساوية لقوس الظل لنسبة تغيير الإحداثيات الصادية إلى تغيير الإحداثيات السينية. في هذه الحالة ، هو قوس الظل(2/1) = 1.1071 راديان أو حوالي 63.43 درجة. ثم ، فإن الزاوية الثانية تعتمد على تغيير ض-تنسيق. في هذه الحالة ، لا يتغير تنسيق ض ، وبالتالي فإن الزاوية الثانية هي 0. وبالتالي ، من أجل تحريك النقطة ص (1 ، 0) إلى النقطة ذات الإحداثيات (3 ، 2) ، من الضروري إجراء منعطف بمقدار 63.43 درجة حول المحور السيني.