ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online)
Наука
та прогрес транспорту. Вісник
Дніпропетровського
національного університету залізничного
транспорту, 2016,
№
3
(63)
транспортне будівництво
A.
D. MALYI1,
T. V. ULCHENKO
2, A. S.
SHCHERBAK3*,
YU. YA.
POPUDNIAK4,
T.
V. STAROSOLSKAYA5
1Dep.
«Grafics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport
named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk,
Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 713 56 49, e-mail
malyjanatolij@gmail.com,
ORCID 0000-0002-2710-7532
2Dep.
«Grafics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport
named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan
St., 2, Dnipropetrovsk,
Ukraine, 49010, tel.+38 (067) 724 47 22,
e-mail ulchenkotv@ya.ru,
ORCID 0000-0003-2354-7765
3*Dep.
«Grafics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport
named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk,
Ukraine, 49010, tel. +38 (067) 586 45 74, e-mail pro-f@ukr.net,
ORCID 0000-0003-1340-0284
4Dep.
«Grafics», Dnipropetrovsk National University of Railway
Transport
named after Academician V. Lazaryan,
Lazaryan
St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (067) 774 17 47,
e-mail 19brit18@ukr.net,
ORCID 0000-0002-1383-9863
5Dep.
«Grafics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport
named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan
St., 2, Dnipropetrovsk,
Ukraine, 49010, tel.+38 (066) 791 35
94,e-mail simatn@rambler.ru,
ORCID 0000-0002-3851-9612
one-to-one
NONLINEAR TRANSFORMATION
OF THE SPACE WITH IDENTITY PLANE
Purpose.
Study of geometric transformations. We will consider the so-called
point transformations of space. Methodology. The most
important are one-to-one transformations. They allow exploring and
studying the properties of the transformed object using the
properties of the original object (line, surface and figure) and the
properties of the transformation. Cremona transformations occupy a
special place in the set of one-to-one nonlinear transformations.
Construction of one-parameter (stratifiable) transformations is
carried out as one-parameter set of plane transformations, both
linear and non-linear ones. The plane, in which the specific
transformation is prescribed, moves in space by a certain law forming
a one-parameter set of planes. The set of such plane transformations
makes up the space transformation. Findings. The designed
graphics algorithms and the established transformation equations
allow building the visual images of transformed surfaces and
conducting their research by analytical geometry methods.
Originality. By completing elementary algebraic
transformations of this equation, we obtain the cissoids equation. If
the plane
is continuously moved parallel to itself, it results in occurrence of
surface, whose carcass will be the set of cissoids and the set of
front-projecting lines. Practical value. The considered set of
stratifiable algebraic transformations gives an effective means for
exploring new curves and surfaces obtained by transforming the known
algebraic lines and surfaces. These graphic algorithms allow
graphically depicting the transformed lines and surfaces. The
considered procedure of drawing up analytical formulas of specific
transformations allows us to study the transformed surfaces and lines
using the methods of analytic geometry. The above transformations can
be of arbitrary high order, which is especially important during the
design of complex technical surfaces such as aircraft components,
parts of water and gas turbines, supports of the structures subject
to strong flow of liquid, etc. Space modelling issues, including the
building of graphic plane models of space, are relevant both in
theoretical terms and in terms of application of the non-linear
surfaces investigated on their basis for constructing the technical
forms of parts and aggregates of construction machine movable
elements, the middle surfaces of shells, the surfaces of turbulent
blade, etc.
Keywords: space modelling; quasi-linear model; space transformation; non-linear surface; graphic design; axiomatic design
Extremely important and characteristic ability of our mind is the process which consists in the fact that we relate things to things.
R.Y. Dedekind
Introduction
The idea of relating two objects provides a powerful tool for learning new objects and their properties, as soon as the rules are set – the law of correspondence between these two objects. Regarding the geometry this law is determined by specifying a definite geometric transformation that transforms one object into another.
Geometric transformations are very diverse. We consider the so-called point transformations of space. In this case, each point in space is assigned with another definite point in the same space, and vice versa. This transformation is called one-to-one.
Analytically the point transformation is determined by formulas.
where:
– coordinates of the initial point of the pre-image, and
–coordinates of the transformed
point-image. Functions
can be linear or
nonlinear. In the first case, the transformation will be one-to-one,
in the second case, as a rule, multi-value.
Methodology
The most important, in our view, are one-to-one transformations. They allow exploring and studying the properties of the transformed object using the properties of the original object (line, surface, figure) and the properties of the transformation.
Cremona transformations occupy a special place in the set of one-to-one nonlinear transformations; they are named after L.Cremona, who presented a coherent theory of plane non-linear transformations. The fundamental theorem of Cremona plane transformations about the ability to factorize any transformation into quadratic product was proven in the late XIX century. An attempt to prove a similar theorem for Cremona space transformations have been to date unsuccessful. In this regard, we study only some groups of transformations and their particular types. Without going deeply into the theory of Cremona transformations we refer the interested reader to the sources [6], [11], [12].
At present, much attention is paid to the study and construction of the so-called stratifiable transformations. [2], [4], [5], [13]. Construction of one-parameter (stratifiable) transformations is carried out as one-parameter set of plane transformations, both linear and non-linear ones. The plane, in which the specific transformation is prescribed, moves in space by a certain law forming a one-parameter set of planes. The set of such plane transformations makes up the space transformation.
The problem of studying such transformations is relevant both in theoretical terms and in terms of application for constructing the technical forms of parts and aggregates, construction machines running in the flow of liquid or gas (bridge supports, the surface of the turbulent blades of water and gas turbines, surfaces of shells) etc.
The
purpose of this work is to design and
study the space transformations on the basis of plane
transformations that transform straight lines into algebraic curves
of any order with
multiple singular point and vice versa.
Before proceeding to the design of space transformations we give some information from the theory of algebraic curves [1], [10].
1. Plane algebraic line is a line defined by an algebraic function of the coordinates of its points in the form of:
(1)
Another way to define the curve is a parametric representation for which its current coordinates are set individually as a function of some parameter:
(2)
Excluding the parameter t from the equations (2), we obtain the equation of the same curve in the form (1) and vice versa. From equations (1) we can obtain the parametric representation of curve.
2. The
highest degree of the polynomial
is called the curve order (1). The curve
order is determined by the number of curve intersection points with
an arbitrary line.
3. The
algebraic curve of
-th
order, is
generally determined by
points.
4. Two
algebraic curves
and
of the order
and
meet at the points
respectively.
5. The
multiple point (irregularity) of curve is called the point, where
several curve branches meet: forming double, triple, etc. points
according to the order
of the curve. Indecomposable curve of
order cannot
have points of multiplicity higher
and more than
of double points.
An algebraic curve may not have multiple points at all, or have less than the specified limits.
Curve genus
or genre is the number p
that is the difference between the largest number of double points,
which may belong to the curve of this order, and their actual number
on a given curve. This definition is equally valid if the curve has
the points of higher multiplicity, providing that
is for
of double points. If the curve is of
zero genre (i.e., it has the maximum possible number of double
points), it has an important property: the coordinates of its points
can be expressed as rational functions of some parameter.
These curves
are called unicursal. Every curve having a point of the highest
possible multiplicity
is a unicursal curve. Any line passing
through this point intersects the curve only in one more point.
Consequently, between the points of this curve and any line we can
establish one-to-one correspondence with central projection, if the
point
of multiplicity is taken as the projection centre.
6. If the
multiple point
is taken as the origin of coordinates,
then the curve equation can be written in the following form
, (3)
where
and
– homogeneous polynomials in relation
to
and
to
and
power respectively.
Let us now
construct a stratifiable space transformation generated by the
curves of the type (3). In the space rectangular coordinate system
(Fig. 1) we plot the curve
in the frontal plane
.
In this system, the curve
will have the equation
(4)
Let us plot
– the multiple point on the Y-axis
at the point
,
and through the point of its intersection with the axis
draw the horizontal projecting line
.
Any line
,
passing through the origin of coordinates will intersect the curve
at a single point
(
-
unicursal curve), and the straight
at the point
.
Thus, all the points of the curve
can be projected at the point of the line
and vice versa, i.e. one-to-one transformation is recognized. In
this transformation the straight line
will correspond to the curve s,
and vice versa. The curve
will correspond to the straight line t.
The equation
of the line
:
(5)
where
– slope of the straight line.
Solving the
combination of equations (4) and (5) we obtain the coordinates of
the point
.
These
coordinates will correspond to the coordinates of the point.
Since the
coordinate
of the
point
on the line t
equals the coordinate
of the point
on the curve
,
then the first of them can be determined
as the coordinate of the intersection point of the curve
with
the axis
.
It has to be done in each case of the transformation, having the
defined curve
.
For example,
the representative of the set of curves
(see
Fig.1) is Maclaurin trisector, third-order curve with a double point
-fold
:
.
To determine
the point of intersection of this curve with the axis
we
suppose
,
and then we have:
– coordinate
of the point of intersection
with its axis
.
Thus, in each
particular case we can determine the transformation formulas in the
plane .
Moving the
straight line
together with the point
of the curve
along the axis
we obtain a set of horizontally
projecting straight lines
and the corresponding bundle of curves
.
Moving the plane
with the transformation set on it, parallel to itself so that the
multiplicity point
of the curve
would move along the axis
,
we obtain a space transformation, in
which
of the projecting lines will match
the
of the curves
.
The set of
projecting straight lines and curves
are perspective regarding the horizontal projection plane, so this
plane in the transformation remains fixed and standard.
Findings
In each of
the planes
there is the same plane transformation, that is why the space
transformation is stratifiable, and the coordinates
of the corresponding points remain unchanged.
Any curve
when moving circumscribes the cylinder with a cross-section
.
This cylinder within the space transformation corresponds to the
profile plane
.
Fig. 1
Let us
construct, first geometrically, a particular form of space
transformation. The circumference will act as a unicursal curve. In
the space rectangular coordinate system
(Fig. 2) we define an arbitrary
point
.
The coordinate planes
and
are taken as the horizontal and frontal
planes of the projections, respectively. Let us plot the frontal
plane
through the point
.
Fig. 2
Fig. 3
In
this plane, on the segment
,
as on diameter, we draw a circumference
.
It is tangent to the lines
and
.
We plot the half ray
through the point
.
It crosses the circumference
at the point
.
In other words, we have built a central projection of the point A
from the centre
to the circumference
.
Thus, one-to-one
transformation between the points
and the circumference
was found. Each point
of the straight line
corresponds on the circumference
a single point
and vice versa.
The point
corresponds
to the infinite point
.
The whole circumference
corresponds to the straight line
.
Each frontal plane has a similar
correspondence, and their set makes a space point transformation in
which the circumferences
form the cylinder; the projecting straight
lines
appear on the normal cross-section
of the cylinder
.
Frontal projecting lines
are transformed into the cylinder
elements.
The algorithm for building the corresponding points on the complex drawing:
1. Produce
the frontal plane
through the set point
(Fig. 3);
2. Draw a circumference at x coordinates of this point, as on diameter;
3. Through
the point
belonging
to
,
draw the straight line
in the plane
;
4. The line
passes through the point
and crosses the circumference
at the point
;
5. Points
and
correspond to each other in this
transformation [8].
Now we form the equation of this transformation.
The circle
is
written as the equation
We transfer
the origin of coordinates to the point
.
Let us transform this expression
(1)
Equation (1)
is the equation of the circle
relative to the point
as the origin of coordinates:
The equation
of the line
relative
to the same origin
(2)
We solve together the equations (1), (2) and get
but since
(Fig.2), we have:
. This
formula makes it possible to determine the coordinate
of the transformed point
by the coordinates
of the initial point
.
Substituting
into the equation (1) instead of the variable
its value from (2) and producing a
transformation similar to the above, we obtain:
Let us write the formulas of direct space transformation:
(3)
The same procedure is for the formulas of inversion transformation:
(4)
Originality and practical value
The
transformation formulas (3) and (4) show that the third order
(cubic) transformation transforms the profile plane
into the frontal projecting cylinder. This
is easily seen by substituting x in its equation with its expression
from the first transformation formula (4):
.
The set of front-projecting lines of this plane is transformed into the set of cylinder elements, and the set of horizontally-projecting straight lines – into the set of cylinder circumferences.
The
horizontal plane is transformed into the surface of the third order.
The complex figure (Fig. 4) shows a horizontal plane .
Let us consider the transformation in the plane
.
We take an arbitrary point
on the plane
in the plane
.
And according to the known algorithm we graphically build its image
.
To do this, we draw through the origin of coordinates the line
.
Front projection
will pass through the origin
.
On the segment
,
as on diameter, we build a circumference
.
The point
of intersection of the circumference with the line
will correspond to the point
in the transformation. The set of points
will make up the curve of the third order – cissoid of Diocles.
Using the
transformation formulas (4) we write its equation as an image of the
straight line.
In the equation of the line we substitute the coordinate
with its value from the third formula (4):
After completing elementary algebraic transformations of this equation, we obtain the following cissoid equation:
This equation
shows that the cissoid is an algebraic curve of the 3rd order. It is
symmetrically relative to the axis,
and the line
is its asymptote, and the origin of
coordinates is a cusp of the 1st kind [3].
If the plane
is continuously moved parallel to itself,
it results in occurrence of the surface, whose carcass is the set of
cissoids and the set of front-projecting straight lines (Figure 5)
[9], [7].
Fig. 4
Fig. 5
Conclusions
1. The considered set of stratifible algebraic transformations gives an effective means for exploring new curves and surfaces obtained by transforming the known algebraic lines and surfaces.
2. These graphic algorithms allow graphically depicting the transformed lines and surfaces.
3. The considered procedure of drawing up analytical formulas of specific transformations allows us to study the transformed surfaces and lines using the methods of analytic geometry.
4. The above transformations can be of arbitrary high order, which is especially important during the design of complex technical surfaces such as aircraft components, parts of water and gas turbines, supports of the structures subject to strong flow of liquid, etc.
LIST OF REFERENCE LINKS
Бюшгенс, С. С. Дифференциальная геометрия / С. С. Бюшгенс. – Москва ; Ленинград : Гос. изд-во технико-теоретич. лит-ры, 1940. – 300 с.
Джапаридзе, И. С. Преобразование пространства на базе однопараметрических семейств плоскостных преобразований / И. С. Джапаридзе, Г. С. Саакян // Начертательная геометрия : науч. тр. / Грузин. политехн. ин-т. – Тбилиси, 1974. – № 6. – С. 12–15.
Ермаков, А. В. Расслаиваемые кубические инволюции пространства с инвариантной квадрикой / А. В. Ермаков // Взаимно однозначные соответствия в проектировании машин лесной промышленности : науч. тр. / Моск. лесотехн. ин-т. – Москва, 1973. – № 54. – С. 51–57.
Иванов, Г. С. К вопросу моделирования алгебраических поверхностей центральными кремоновыми преобразованиями / Г. С. Иванов // Взаимно однозначные соответствия в проектировании машин лесной промышленности : науч. тр. / Моск. лесотехн. ин-т. – Москва, 1973. – № 54. – С. 80–92.
Иванов, Г. С. Кремоновы преобразования плоскости и пространства / Г. С. Иванов // Кремоновы преобразования и их приложения : науч. тр. / Моск. лесотехн. ин-т. – Москва, 1971. – № 39. – С. 85–119.
Квазилинейные графические модели пространства / А. Д. Малый, Ю. Я. Попудняк, Т. В. Ульченко, Т. В. Старосольская // Мости та тунелi: теорія, дослідження, практика. – 2014. – Вип. 5. – С. 51–56.
Плоский, В. А. Разработка инвариантной подсистемы геометрического моделирования объектов сложной формы / В. А. Плоский, В. М. Гурак // Автометрия. – 1990. – № 4. – С. 47–50.
Плоский, В. О. Апроксимація алгоритмів геометричного моделювання в задачах перезадання поверхонь / В. О. Плоский // Інженерна геодезія. – 1998. – № 40. – с. 161–164.
Попудняк, Ю. Я. Наближені розгортки сфери / Ю. Я. Попудняк, Т. В. Ульченко, А. С. Щербак // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – Дніпропетровськ, 2011. – Вип. 38. − С. 162–164.
Савелов, А. А. Плоские кривые : справ. рук-во / А. А. Савелов. – Москва : Гос. изд-во физико-матем. лит-ры, 1960. – 293 с.
Hadson, H. Р. Cremona Transformations in Рlane and Space. – Cambridge : Cambridge University Press, 1927. – 454 p.
Hassanzadeh, F. F. An Axiomatic Approach to Constructing Distances for Rank Comparison and Aggregation / F. F. Hassanzadeh, O. Milenkovic // IEEE Transactions on Information Theory. – 2014. – Vol. 60. – Iss. 10. – P. 6417–6439. doi: 10.1109/TIT.2014.2345760.
Xu,
Х. A spatial autoregressive model with
a nonlinear transformation of the dependent variable / Х.
Xu, L. Lee // J.
of Econometrics. –
2015. – Vol.
186. – Iss.
1. – P. 1–18. doi:10.1016/j.
jeconom. 2014.12.005.
А. Д. Малий1,
Т. В. УЛьченко2, А. С. Щербак3*,
ю. я. попудняк4,
Т.
В. старосольська5
1Каф.
«Графіка», Дніпропетровський національний
університет
залізничного транспорту
ім. В. Лазаряна, вул.
Лазаряна, 2,
Дніпропетровськ, Україна,
49010, тел. +38 (056) 713 56 49,
ел. пошта
malyjanatolij@gmail.com,
ORCID 0000-0002-2710-7532
2Каф.
«Графіка», Дніпропетровський національний
університет
залізничного транспорту
ім. В. Лазаряна, вул.
Лазаряна, 2,
Дніпропетровськ, Україна,
49010, тел. +38 (067) 724 47 22,
ел. пошта
ulchenkotv@ya.ru,
ORCID 0000-0003-2354-7765
3*Каф.
«Графіка», Дніпропетровський національний
університет
залізничного транспорту
ім. В. Лазаряна, вул.
Лазаряна, 2,
Дніпропетровськ, Україна,
49010, тел. +38 (067) 586 45 74,
ел. пошта pro-f@ukr.net,
ORCID 0000-0003-1340-0284
4Каф.
«Графіка», Дніпропетровський національний
університет
залізничного транспорту
ім. В. Лазаряна, вул.
Лазаряна, 2,
Дніпропетровськ, Україна,
49010, тел. +38 (067) 774 17 47,
ел. пошта
19brit18@ukr.net,
ORCID 0000-0002-1383-9863
5Каф.
«Графіка», Дніпропетровський національний
університет
залізничного транспорту
ім. В. Лазаряна, вул.
Лазаряна, 2,
Дніпропетровськ, Україна,
49010, тел. +38 (066) 791 35 94,
ел. пошта
simatn@rambler.ru,
ORCID 0000-0002-3851-9612
ВзаємНо
однозначнІ НЕЛІНІЙНІ
ПЕРЕТВОРЕННЯ
ПРОСТОРУ
З тотожною площиною
Мета.
Робота спрямована на дослідження
геометричних перетворень. Ми будемо
розглядати так звані «точкові»
перетворення простору. Методика.
Найбільш важливим є взаємно однозначні
перетворення. Вони дозволяють за
властивостями вихідного об'єкта (лінії,
поверхні, фігури) і властивостями
перетворення досліджувати та вивчати
властивості перетвореного об'єкта. У
безлічі взаємно однозначних нелінійних
перетворень особливе місце займають
Кремонови перетворення. Конструювання
однопараметричних (розшарованих)
перетворень здійснюється як безліч
однопараметричних плоских перетворень
(лінійних і нелінійних). Площина, в якій
задано конкретне перетворення,
переміщується в просторі по визначеному
закону, утворюючи безліч однопараметричних
площин. Сукупність таких плоских
перетворень становить просторове
перетворення. Результати. Авторами
сконструйовані графічні алгоритми і
виведені рівняння перетворення, що
дозволяють будувати наочні зображення
перетворених поверхонь та здійснювати
їх дослідження методами аналітичної
геометрії. Наукова новизна. Виконавши
елементарні алгебраїчні перетворення
цього рівняння, отримаємо рівняння
цисоїд. Якщо площину
безперервно переміщувати паралельно
самій собі, то утворюється поверхня,
каркасом якої буде безліч цисоїд і
безліч фронтально-проекційних прямих.
Практична значимість. Розглянута
безліч розшарованих алгебраїчних
перетворень дає ефективний засіб
вивчення нових кривих і поверхонь,
одержуваних перетворенням відомих
алгебраїчних ліній та поверхонь.
Наведені графічні алгоритми дозволяють
наочно зобразити перетворені лінії та
поверхні. Досліджена методика складання
аналітичних формул конкретних перетворень
дозволяє вивчати перетворені лінії та
поверхні методами аналітичної геометрії.
Розглянуті перетворення можуть бути
як завгодно високого порядку, що особливо
важливо при конструюванні складних
технічних поверхонь типу агрегатів
літальних апаратів, деталей водяних і
газових турбін, опор споруд, що знаходяться
в сильному потоці рідини, та ін. Питання
моделювання простору, в тому числі
побудова графічних площинних моделей
простору, актуальні як у теоретичному
плані, так і в плані застосування
досліджених на їх основі нелінійних
поверхонь для конструювання технічних
форм деталей та агрегатів робочих
органів будівельних машин, серединних
поверхонь оболонок, поверхонь турбулентних
лопаток та ін.
Ключові слова: моделювання простору; квазілінійні моделі; перетворення простору; нелінійні поверхні; графічна конструкція; аксіоматична конструкція
А. Д. Малый1,
Т. В. УЛьченко2, А. С. Щербак3*,
ю. я. попудняк4,
Т.
В. старосольская5
1Каф.
«Графика», Днепропетровский национальный
университет
железнодорожного транспорта
им. В. Лазаряна, ул.
Лазаряна, 2,
Днепропетровск, Украина,
49010, тел. +38 (056) 713 56 49,
эл. почта
malyjanatolij@gmail.com,
ORCID 0000-0002-2710-7532
2Каф.
«Графика», Днепропетровский национальный
университет
железнодорожного транспорта
им. В. Лазаряна, ул.
Лазаряна, 2,
Днепропетровск, Украина,
49010, тел. +38 (067) 724 47 22,
эл. почта
ulchenkotv@ya.ru,
ORCID
0000-0003-2354-7765
3*Каф.
«Графика», Днепропетровский национальный
университет
железнодорожного транспорта
им. В. Лазаряна, ул.
Лазаряна, 2,
49010 Днепропетровск, Украина,
тел. +38 (067) 586 45 74,
эл. почта pro-f@ukr.net,
ORCID
0000-0003-1340-0284
4Каф.
«Графика», Днепропетровский национальный
университет
железнодорожного транспорта
им. В. Лазаряна, ул.
Лазаряна, 2,
Днепропетровск, Украина,
49010, тел. +38 (067) 774 17 47,
эл. почта
19brit18@ukr.net,
ORCID
0000-0002-1383-9863
5Каф.
«Графика», Днепропетровский национальный
университет
железнодорожного транспорта
им. В. Лазаряна, ул.
Лазаряна, 2,
Днепропетровск, Украина,
49010, тел. +38 (066) 791 35 94,
эл. почта
simatn@rambler.ru,
ORCID
0000-0002-3851-9612
ВЗАИМНО
ОДНОЗНАЧНЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ПРОСТРАНСТВА С
ТОЖДЕСТВЕННОЙ ПЛОСКОСТЬЮ
Цель. Работа
направлена на исследование геометрических
преобразований. Мы будем рассматривать
так называемые «точечные» преобразования
пространства. Методика. Наиболее
важными являются взаимно однозначные
преобразования. Они позволяют по
свойствам исходного объекта (линии,
поверхности, фигуры) и свойствам
преобразования исследовать и изучать
свойства преобразованного объекта. Во
множестве взаимно однозначных нелинейных
преобразований особое место занимают
Кремоновы преобразования. Конструирование
однопараметрических (расслояемых)
преобразований осуществляется как
однопараметрическое множество плоских
преобразований (линейных и нелинейных).
Плоскость, в которой задано конкретное
преобразование, перемещается
(преобразуется) в пространстве по
определенному закону, образуя
однопараметрическое множество
плоскостей. Совокупность таких плоских
преобразований составляет пространственное
преобразование. Результаты. Авторами
сконструированы графические алгоритмы
и выведены уравнения преобразования,
позволяющие строить наглядные изображения
преобразованных поверхностей и
осуществлять их исследование методами
аналитической геометрии. Научная
новизна. Выполнив элементарные
алгебраические преобразования этого
уравнения, получим уравнение циссоиды.
Если плоскость
непрерывно перемещать параллельно
самой себе, то образуется поверхность,
каркасом которой будет множество
циссоид и множество фронтально-проецирующих
прямых. Практическая значимость.
Рассмотренное множество расслояемых
алгебраических преобразований дает
эффективное средство изучения новых
кривых и поверхностей, получаемых
преобразованием известных алгебраических
линий и поверхностей. Приведенные
графические алгоритмы позволяют
наглядно изобразить преобразованные
линии и поверхности. Рассмотренная
методика составления аналитических
формул конкретных преобразований
позволяет изучать преобразованные
линии и поверхности методами аналитической
геометрии. Исследованные преобразования
могут быть как угодно высокого порядка,
что особенно важно при конструировании
сложных технических поверхностей типа
агрегатов летательных аппаратов,
деталей водяных и газовых турбин, опор
сооружений, находящихся в сильном
потоке жидкости, и др. Вопросы моделирования
пространства, в том числе построение
графических плоскостных моделей
пространства, актуальны как в теоретическом
плане, так и в плане применения
исследованных на их основе нелинейных
поверхностей для конструирования
технических форм деталей и агрегатов
рабочих органов строительных машин,
срединных поверхностей оболочек,
поверхностей турбулентных лопаток и
др.
Ключевые слова: моделирование пространства; квазилинейные модели; преобразование пространства; нелинейные поверхности; графическая конструкция; аксиоматическая конструкция
REFERENCES
Byushgens S.S. Differentsialnaya geometriya [Differential geometry]. Moskow; Leningrad, Gosudarstvennoye izdatelstvovo tekhniko-teoreticheskoy literatury Publ., 1940. 300 p.
Dzhaparidze I.S., Saakyan G.S. Preobrazovaniye prostranstva na baze odnoparametricheskikh semeystv ploskostnykh preobrazovaniy [Transformation of the space on the basis of one-parameter families of the plane transformations]. Nachertatelnaya geometriya – Descriptive Geometry, 1974, no. 6, pp. 12-15.
Yermakov A.V. Rasslaivayemyye kubicheskiye involyutsii prostranstva s invariantnoy kvadrikoy [Stratified cubic involutions of the space with invariant quadric]. Vzaimnoodnoznachnyye sootvetstviya v proyektirovanii mashin lesnoy promyshlennosti [One-to-one correspondence in the design of machines for wood industry], 1973, issue 54, pp. 51-57.
Ivanov G.S. K voprosu modelirovaniya algebraicheskikh poverkhnostey tsentralnymi kremonovymi preobrazovaniyami [On the issue of modeling of algebraic surfaces using the central Cremona transformations]. Vzaimnoodnoznachnyye sootvetstviya v proyektirovanii mashin lesnoy promyshlennosti [One-to-one correspondence in the design of machines for wood industry], 1973, issue 54, pp. 80-92.
Ivanov G.S. Kremonovy preobrazovaniya ploskosti i prostranstva [Cremona transformations of the plane and space]. Kremonovy preobrazovaniya i ikh prilozheniya [Cremona transformations and their applications], 1971, issue 39, pp. 85-119.
Malyy A.D., Popudnyak Yu.Ya., Ulchenko T.V., Starosolskaya T.V. Kvazilineynyye graficheskiye modeli prostranstva [Quasi-linear graphical model of space]. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka [Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice], 2014, issue 5, pp. 51-56.
Ploskiy V.A., Gurak V.M. Razrabotka invariantnoy podsistemy geometricheskogo modelirovaniya obyektov slozhnoy formy [Development of invariant subsystem for geometric modeling of complex form objects]. Avtometriya – Autometering, 1990, no. 4, pp. 47-50.
Ploskyi V.O. Aproksymatsiia alhorytmiv heometrychnoho modeliuvannia v zadachakh perezadannia poverkhon [Approximation of algorithms for geometric modeling in problems of surfaces resetting]. Inzhenerna heodeziia – Engineering Geodesy, 1998, no. 40, pp. 161-164.
Popudniak Yu.Ya., Ulchenko T.V., Shcherbak A.S. Nablyzheni rozghortky sfery [Reamers of sphere are closed]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National Univesity of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2011, issue 38, pp. 162-164.
Savelov A.A. Ploskiye krivyye [Plane curves]. Moskow, Gosudarstvennoye izdatelstvo fiziko-matematicheskoy literatury Publ., 1960, 293 p.
Hadson H.Р. Cremone transformations in plane and space. Cambridge University Press Publ., 1927. 454 p.
Hassanzadeh F.F., Milenkovic O. An Axiomatic Approach to Constructing Distances for Rank Comparison and Aggregation. IEEE Transactions on Information Theory, 2014, vol. 60, issue 10, pp. 6417-6439. doi: 10.1109/TIT.2014.2345760.
Xu Х., Lee L. A spatial autoregressive model with a nonlinear transformation of the dependent variable. Journal of Econometrics, 2015, vol. 186, issue 1, pp. 1-18. doi:10.1016/j. jeconom. 2014.12.005.
Prof. S. S. Tyshchenko, Sc. Tech. (Ukraine); Prof. V. D. Petrenko, Sc. Tech. (Ukraine) recommended this article to be published
Accessed: Feb., 2. 2016
Received: May, 11. 2016
doi
10.15802/stp2016/74768
© A.
D. Malyi, T. V. Ulchenko, A. S. Shcherbak, Yu. Ya. Popudniak,
2016