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 |
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.
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:
- Jedes Paar unterschiedlicher Geraden derselben Schar ist windschief.
- Je zwei Geraden unterschiedlicher Scharen schneiden sich in einem Punkt oder sind parallel.
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
und
T :=
ab +
bc +
ca
d2
e2
f 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 |
|