Area och volym Punktposition Konvexa höljet. Geometri. Douglas Wikström KTH Stockholm

Relevanta dokument
Föreläsning 11: Beräkningsgeometri

P Q = ( 2, 1, 1), P R = (0, 1, 0) och QR = (2, 2, 1). arean = 1 2 P Q P R

Konvexa höljet Laboration 6 GruDat, DD1344

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

Fler uppgifter på andragradsfunktioner

Matematik CD för TB. x + 2y 6 = 0. Figur 1:

Optimalitetsvillkor. Optimum? Matematisk notation. Optimum? Definition. Definition

9 Geometriska begrepp

Modul 1: Komplexa tal och Polynomekvationer

Föreläsning 13 Linjär Algebra och Geometri I

{ 1, om i = j, e i e j = 0, om i j.

DEL I. Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 17 april 2010 kl

Kap Globala extremvärden, extremproblem med bivillkor.

Mer om analytisk geometri

Exempel :: Spegling i godtycklig linje.

Undersökande arbetssätt i matematik 1 och 2

Matematiska uppgifter

Exempel :: Spegling i godtycklig linje.

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) måndagen den 30 maj 2005

DEL I. Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 15 mars 2010 kl

Övningsuppgifter. 9 Linjer i planet och rummet Plan i rummet : 32, 33 Övningar4(sida 142) exempel

Repetition, Matematik 2 för lärare. Ï x + 2y - 3z = 1 Ô Ì 3x - y + 2z = a Ô Á. . Beräkna ABT. Beräkna (AB) T

Lösningar till udda övningsuppgifter

Determinant Vi förekommer bokens avsnitt, som handlar om determinanter eftersom de kommer att användas i detta avsnitt. a 11 a 12 a 21 a 22

.I Minkowskis gitterpunktssats

Linjär Algebra F14 Determinanter

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) Måndagen den 13 juni 2005

Provräkning 3, Linjär Algebra, vt 2016.

Kapitel 4. cos(64 )= s s = 9 cos(64 )= 3.9m. cos(78 )= s s = 9 cos(78 )= 1.9m. a) tan(34 )= x x = 35 tan(34 )= 24cm

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

Vektorgeometri. En vektor v kan representeras genom pilar från en fotpunkt A till en spets B.

1. (a) (1p) Undersök om de tre vektorerna nedan är linjärt oberoende i vektorrummet

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 8

kan vi uttrycka med a, b och c. Avsnitt 2, Vektorer SA + AB = SB AB = SB SA = b a, Vi ritar först en figur av hur pyramiden måste se ut.

KTH:s Matematiska Cirkel. Polytoper. Anders Lundman Gustav Sædén Ståhl

KTH:s Matematiska Cirkel. Polytoper. Anders Lundman Gustav Sædén Ståhl. Till minne av Dan Laksov

Matematik CD för TB = 5 +

Sidor i boken Figur 1:

TMV206: Linjär algebra

x + y z = 2 2x + 3y + z = 9 x + 3y + 5z = Gauss-Jordan elemination ger: Area = 1 2 AB AC = 4. Span(1, 1 + x, x + x 2 ) = P 2.

MVE365, Geometriproblem

Inför tentamen i Linjär algebra TNA002.

SF1646 Analys i flera variabler Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

Algoritmer, datastrukturer och komplexitet

5B1134 Matematik och modeller

Karta över Jorden - viktigt exempel. Sfär i (x, y, z) koordinater Funktionen som beskriver detta ser ut till att vara

Banach-Tarskis paradox

Del A. Lösningsförslag, Tentamen 1, SF1663, CFATE,

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Funktioner. Räta linjen

Tentamen 973G10 Matematik för lärare årskurs 4-6, del2, 15 hp delmoment Geometri 4,5 hp, , kl. 8-13

1 som går genom punkten (1, 3) och är parallell med vektorn.

En kortfattad redogörelse för Determinantbegreppet

Problem inför KS 2. Problem i matematik CDEPR & CDMAT Flervariabelanalys. KTH -matematik

SF1620 Matematik och modeller

Material till kursen SF1679, Diskret matematik: Lite om kedjebråk. 0. Inledning

October 9, Innehållsregister

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Vektorgeometri för gymnasister

Explorativ övning Vektorer

Algoritmer, datastrukturer och komplexitet

2s + 3t + 5u = 1 5s + 3t + 2u = 1 3s 3u = 1

Tentamen i tmv036c och tmv035c, Analys och linjär algebra C för K, Kf och Bt A =, = det(a λi) = e 2t + c 2. x(t) = c 1. = c 1.

Explorativ övning euklidisk geometri

Kappa 1. Robin Kastberg. 10 oktober 2014

Linjär algebra på 2 45 minuter

5B1134 Matematik och modeller

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

Lathund geometri, åk 7, matte direkt (nya upplagan)

Linjär algebra/matematik. TM-Matematik Mikael Forsberg ma014a, ma031a

Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra, SF1604, den 15 mars 2012 kl

Komposanter, koordinater och vektorlängd Ja, den här teorin gick vi igenom igår. Istället koncentrerar vi oss på träning inför KS3 och tentamen.

Vektorgeometri för gymnasister

Extramaterial till Matematik Y

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

x 1 x 2 x 3 x 4 mera allmänt, om A är en (m n)-matris, då ger matrismultiplikationen en avbildning T A : R n R m.

Vektorgeometri för gymnasister

Övningar. MATEMATISKA INSTITUTIONEN STOCKHOLMS UNIVERSITET Avd. Matematik. Linjär algebra 2. Senast korrigerad:

LYCKA TILL! kl 8 13

20 Gamla tentamensuppgifter

Studio 6: Dubbelintegral.

= ( 1) ( 1) = 4 0.

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Svar till tentan. Del A. Prov i matematik Linj. alg. o geom

2x + y + 3z = 4 x + y = 1 x 2y z = 3

Extrempunkt. Polyeder

MATEMATIK 5 veckotimmar

SKOLORNAS MATEMATIKTÄVLING Svenska Matematikersamfundet. Lösningsförslag till naltävlingen den 20 november 2004

Finaltävling i Lund den 19 november 2016

Optimering med bivillkor

Crash Course Algebra och geometri. Ambjörn Karlsson c januari 2016

SF1626 Flervariabelanalys

A: måndag B: onsdag C: torsdag D: lördag E: söndag Grekland 2. Vilket av följande uttryck har högst värde?

1 Linjära ekvationssystem. 2 Vektorer

Kurvlängd och geometri på en sfärisk yta

Övningar. c) Om någon vektor i R n kan skrivas som linjär kombination av v 1,..., v m på precis ett sätt så. m = n.

Studiehandledning till. MAA123 Grundläggande vektoralgebra

Transkript:

Geometri Douglas Wikström KTH Stockholm popup-help@csc.kth.se

Volym av parallellepiped En parallellepiped i R n med ett hörn i origo kan beskrivas av vektorer v 1,...,v n R n. Dess orienterbara volym ges då av: v 1 v 2 det.. v n

Lite intuition Varje matris A = (v 1,...,v n ) kan med singulärvärdesdekomposition skrivas A = UDV där D är en diagonalmatris och U och V är unitära matriser, vilket bland annat medför att det(u) = det(v ) = 1 och det(d) = n i=1 λ i, där λ i är A s egenvärden. En diagonalmatris representerar ett n-dimensionellt rätblock, som förstås har volymen n i=1 λ i.

Tringlar och mer allmänt n-simplex En n-simplex i R n kan beskrivas av vektorer v 1,...,v n R n (hörnet av en parallellepiped). Dess orienterbara volym ges då av: 1 n! det Notera specialfallen i R 2 och R 3. v 1 v 2. v n.

Area av enkel polygon i R 2 En polygon ges av dess hörn p 0,...,p n 1, dvs den består av linjesegmenten p i p i+1 mod n. En enkel polygon skär inte sig själv. Dess area kan beräknas: som en vanlig integral (kan vara krångligt att koda), eller som summan av areorna av trianglarna som ges av punkterna 0, p i, p i+1 mod n för i = 1,...,n. Notera att detta generaliserar till enkla polytoper.

Polygon i Z Pick s Sats. Om I är antalet interna punkter, och R är antalet punkter på randen så är A = I + R/2 1.

Innanför eller utanför cirkel? det x 0 y 0 x 2 0 + y2 0 1 x 1 y 1 x 2 1 + y2 1 1 x 2 y 2 x 2 2 + y2 2 1 x 3 y 3 x 2 3 + y2 3 1 Om determinanten är positiv/negativ så är punkten (x 3,y 3 ) innanför/utanför cirkeln och är den noll ligger (x 3,y 3 ) på själva cirkeln.

Punkt relativt linje? Låt L vara en linje genom punkterna p 0 och p 1 och låt p 2 vara en tredje punkt. Vi vill veta om p 2 ligger till höger eller vänster om L sett från p 0 i riktning mot p 1. Betrakta triangeln som ges av vektorerna p 1 p 0 och p 2 p 0. Om den: 1. har positiv orienterbar area så ligger p 2 till vänster om L, 2. har negativ orienterbar area så ligger p 2 till höger om L, och 3. har arean noll så ligger p 2 på L. Detta generaliserar på ett naturligt sätt till högre dimensioner.

Skär linjesegmenten varandra? Givet två linjesegment ab och cd, skär de varandra? Är c och d på olika sidor om linjen genom a och b? Är a och b på olika sidor om linjen genom c och d?

Punkt relativt polygon? Vi vill ta reda på om en punkt p ligger innanför eller utanför en polygon p 0,...,p n 1.

Skärningsnummer Räkna antalet linjesegment p i p i+1 mod n i polygonen som skärs av ett linjesegmentet pq där q är en punkt utanför polygonen. Om antalet är udda så är p i polygonen. Om antalet är jämnt och polygonen är enkel så är p utanför. Om antalet är jämnt och polygonen inte är enkel så vet vi inte.

Virningstal Betrakta mängden vektorer p i p, där p 0,...,p n 1 är hörnen i polygonen (i linjesegmentordning). Summera vinklarna mellan vektorerna. Om summan är noll är punkten p utanför polygonen och annars är den innanför. Vi behöver bara hålla reda på hur många varv vi har gått, så vi behöver inte räkna ut själva vinklarna.

Två närmaste punkter? Problem. Punkter p 1,...,p n är givna i R 2. Hitta ett par av punkter som har minimalt avstånd från varandra. 1. Sortera punkterna med avseende på x-koordinat, och sortera {p 1,...,p n/2 } och {p n/2 +1,...,p n } med avseende på y-koordinat. 2. Hitta minima d and d + rekursivt för {p 1,...,p n/2 } och {p n/2 +1,...,p n }. 3. Hitta minimum under restriktionen att en punkt är i varje delmängd i linjär tid med hjälp av ett gleshetsargument. 4. Returnera minimum av de tre minima.

Konvexa höljet Definition. En mängd S är konvex om för varje par av punkter p 1 och p 2 och varje 0 λ 1, punkten λp 1 + (1 λ)p 2 ligger i S. Definition. Konvexa höljet till en mängd T är den minsta konvexa mängden S så att T S. Vi vill beräkna en representation av randen till konvexa höljet. Hur gör vi detta för en ändlig punktmängd i R 2?

Graham Scan Idé 1. Identifiera en extrempunkt p 0. 2. Sortera punkterna p 0,...,p n 1 med avseende på vinkel mellan p i p 0 och x-axeln. 3. Initiera en stack och gå igenom punkterna i vinkelordning och gör följande: Så länge punkten ger en högersväng: popa stacken. Pusha punkten på stacken.