Rovina je v matematice dvourozměrný geometrický útvar, který si lze představit jako neomezenou dokonale rovnou plochu. Algebraicky vyjádřeno, jde o množinu bodů izomorfní s dvoudimenzionálním lineárním prostorem. Jinak řečeno jde o dvoudimenzionální afinní prostor.
Rovina může být určena třemi různými body, nebo přímkou a bodem, který leží mimo tuto přímku.
Značení
[editovat | editovat zdroj]Rovina je buď plocha, na kterou se kreslí (nákresna), nebo se znázorňuje některým rovinným útvarem pomocí některého geometrických promítání. Rovina se označuje malým řeckým písmenem.
Znázornění:
Rovnice roviny
[editovat | editovat zdroj]Rovina je množina bodů prostoru, které vyhovují tzv. rovnici roviny, která může být zadána v různých tvarech.
Obecná rovnice roviny
[editovat | editovat zdroj]Obecná rovnice roviny má tvar
kde koeficienty 👁 {\displaystyle a,\,b,\,c\,\!}
nejsou současně nulové a jsou to koeficienty normálového vektoru roviny (vektoru kolmého k rovině). Proměnné 👁 {\displaystyle x,\,y,\,z\,\!}
jsou souřadnice bodu ležícího v rovině.
V případě, že známe tři body 👁 {\displaystyle K,\,L,\,M}
určující rovinu, obecnou rovnici roviny získáme takto: spočteme vektory 👁 {\displaystyle {\overrightarrow {KL}}}
a 👁 {\displaystyle {\overrightarrow {KM}}}
, vypočítáme jejich Vektorový součin ze kterého získáme koeficienty 👁 {\displaystyle a,\,b,\,c\,\!}
a napíšeme obecnou rovnici. Zbývající koeficient d získáme tak, že dosadíme souřadnice bodu K (nebo kteréhokoli jiného bodu ze zadání) do napsané rovnice.
Parametrické vyjádření roviny
[editovat | editovat zdroj]Parametrické vyjádření roviny má například vektorový tvar 👁 {\displaystyle X=A+tu+sv\,\!}
, který se dá rozepsat dle složek takto:
- 👁 {\displaystyle x=A_{1}+tu_{1}+sv_{1}\,\!}
- 👁 {\displaystyle y=A_{2}+tu_{2}+sv_{2}\,\!}
- 👁 {\displaystyle z=A_{3}+tu_{3}+sv_{3}\,\!}
,
kde 👁 {\displaystyle s,\,t\in R\,\!}
a 👁 {\displaystyle X\,\!}
je bod, který leží v rovině a vektory 👁 {\displaystyle u\,\!}
a 👁 {\displaystyle v\,\!}
jsou nekolineární vektory ležící v rovině, tzn. jsou to směrové vektory roviny.
Úseková rovnice roviny
[editovat | editovat zdroj]Úsekovou rovnici roviny zapisujeme jako
kde 👁 {\displaystyle p,\,q,\,r}
vymezují úseky vyťaté rovinou na osách 👁 {\displaystyle x,\,y,\,z\,\!}
.
Srovnáním úsekové a obecné rovnice dostáváme 👁 {\displaystyle p=-{\frac {d}{a}},\,q=-{\frac {d}{b}},\,r=-{\frac {d}{c}}\,\!}
.
Normálová rovnice roviny
[editovat | editovat zdroj]Normálová rovnice roviny má tvar
kde 👁 {\displaystyle p\,\!}
je vzdálenost počátku souřadného systému od roviny, tj. délka normály od počátku souřadnicového systému do průsečíku s rovinou,
👁 {\displaystyle \cos \alpha ,\,\cos \beta ,\,\cos \gamma \,\!}
jsou směrové kosiny roviny,
👁 {\displaystyle \alpha ,\,\beta ,\,\gamma \,\!}
představují úhly, které svírají kladné souřadnicové poloosy s normálou roviny.
Normála je směrnice kolmá ve všech směrech k rovině.
Směrové kosiny lze vyjádřit z obecné rovnice jako
- 👁 {\displaystyle \cos \alpha ={\frac {a}{\varepsilon {\sqrt {a^{2}+b^{2}+c^{2}}}}}}
- 👁 {\displaystyle \cos \beta ={\frac {b}{\varepsilon {\sqrt {a^{2}+b^{2}+c^{2}}}}}}
- 👁 {\displaystyle \cos \gamma ={\frac {c}{\varepsilon {\sqrt {a^{2}+b^{2}+c^{2}}}}}}
kde 👁 {\displaystyle \varepsilon =1\,\!}
pro 👁 {\displaystyle \operatorname {sgn} (p)=-1\,\!}
a pro 👁 {\displaystyle \varepsilon =-1\,\!}
pro 👁 {\displaystyle \operatorname {sgn} (p)=1\,\!}
.
Rovinný řez
[editovat | editovat zdroj]Rovinným řezem geometrického útvaru 👁 {\displaystyle U}
rovinou 👁 {\displaystyle \rho }
se nazývá průnik roviny 👁 {\displaystyle \rho }
a útvaru 👁 {\displaystyle U}
.
Rovinný řez plochy rovinou, ve které leží normála plochy, se nazývá normálovým řezem plochy.
Další informace
[editovat | editovat zdroj]V mechanice a technice existují rovinné úlohy, tj. jestliže lze idealizovat těleso či technikou konstrukci tak, že leží a v jedné rovině. V této rovině také působí všechna zatížení. Příkladem mohou být např. rovinné příhradové konstrukce, rovinný ohyb nebo úlohy rovinné napjatosti či rovinné deformace.
Literatura
[editovat | editovat zdroj]- Marcela Palková a kolektiv: Průvodce matematikou 2, Didaktis, Brno 2007, ISBN978-80-7358-083-4, str. 107-109
Související články
[editovat | editovat zdroj]Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]- 👁 Image
Obrázky, zvuky či videa k tématu rovina na Wikimedia Commons - 👁 Image
Téma Rovina ve Wikicitátech - 👁 Image
Slovníkové heslo rovina ve Wikislovníku
| Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty. |
