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LERNUMGEBUNG – KLASSIFIZIERUNG VON FLÄCHEN 2.ORDNUNG
HALLENSER SAMMLUNG

KEGELSCHNITTE


FLÄCHEN 2. ORDNUNG
Martin-Luther-Universität Martin-Luther-Universität
Charakteristische Eigenschaften

1. Klassifizierung durch Schnittgebilde

Flächen 2. Ordnung können anhand der Schnittgebilde (Kegelschnitte), welche sich beim Schnitt mit den von jeweils zwei Koordinatenachsen aufgespannten Ebenen ergeben, klassifiziert werden. Schneidet man diese Fläche mit den Koordinatenebenen (bzw. dazu parallelen Ebenen) so erhält man Ellipsen, Parabeln, Hyperbeln und die Spezialfälle Kreis, Geradenpaar bzw. Punkt als Schnittfläche. In der folgenden Tabelle sind den Flächen die charakteristischen Kegelschnitte zugeordnet.

Bezeichnung Schnitte parallel zu Koordinatenebenen
Ellipsoid 3 Ellipsen
einschaliges Hyperboloid 2 Hyperbeln, 1 Ellipse
zweischaliges Hyperboloid 2 Hyperbeln, 1 Ellipse
elliptisches Paraboloid 2 Parabeln, 1 Ellipse
hyperbolisches Paraboloid 2 Parabeln, 1 Hyperbel
Kegel 2 Hyperbeln, 1 Ellipse


Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung
hyperbolisches Paraboloid zweischaliges Hyperboloid elliptisches Paraboloid einschaliges Hyperboloid Ellipsoid
Videosequenz Videosequenz Animation Videosequenz
Videosequenz


2. Geraden auf Flächen 2. Ordnung

Auf den Abbildungen ist deutlich zu erkennen, daß es sich bei Flächen 2. Ordnung in der Regel um gekrümmte Flächen handelt. Dennoch enthalten einige dieser Flächen Scharen von Strecken. Bei einem Kegel oder einem Zylinder ist das leicht zu erkennen. So befindet sich auf jedem Kegel eine Schar von Geraden, die durch die Spitze des Kegels gehen.

Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung
beweglicher einschaliger Hyperboloid
mit Geradenscharen
beweglicher einschaliger Hyperboloid
mit Asymptotenkegel
bewegliches hyperbolisches Paraboloid
mit Geradenscharen


Fläche 2. Ordnung
elliptischer Kegel


Auch auf dem einschaligen Hyperboloid und dem hyperbolischen Paraboloid befinden sich zwei Scharen von Strecken. Verlängert man diese Strecken über ihre Enden hinaus, so gilt für die auf diese Weise erzeugten Geraden Folgendes:
  1. Jedes Paar unterschiedlicher Geraden derselben Schar ist windschief.
  2. Je zwei Geraden unterschiedlicher Scharen schneiden sich in einem Punkt oder sind parallel.

Fläche 2. Ordnung Fläche 2. Ordnung
einschaliger Hyperboloid
mit Geradenscharen
hyperbolisches Paraboloid
mit Geradenscharen

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Animation


3. Charakteristische Kenngrößen zur Klassifizierung von Flächen 2. Ordnung

Mit Hilfe der folgenden Vorgehensweise kann man leicht feststellen, welche Fläche 2. Ordnung sich hinter einer gegebenen Gleichung 2. Grades verbirgt. Dazu bestimmt man zuerst die vier Kenngrößen

Formel


und  T := ab + bc + cad2e2f 2  und kann danach im folgenden Graphen die entsprechende Bezeichnung der Fläche 2. Ordnung ablesen.



a b c d e f g h k l
imaginäres Ellipsoid -1 -2 -3 0 0 0 0 0 0 -1
Ellipsoid 1 2 3 0 0 0 0 0 0 -1
imaginärer Kegel 1 3 4 0 0 0 0 0 0 0
Kegel 0 3 5 0 0 2 0 0 0 0
einschliges Hyperboloid 1 2 -3 0 0 0 0 0 0 -1
zweischaliges Hyperboloid -1 2 -3 0 0 0 0 0 0 -1
hyperbolisches Paraboloid 2 3 0 0 0 0 0 0 2 0
elliptisches Paraboloid 1 2 0 0 0 0 0 0 4 0
Zylinder 0 0 2 0 0 0 1 0 0 -1
Ebenepaar 0 0 3 0 0 0 0 0 0 -1


--Flächen zweiter Ordnung- -Begriffsbildung- -Benennung- -Klassifizierung- -Literatur--