المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9764 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
مملكة «متني» في خطابات تل العمارنة.
2024-07-04
مملكة آشور وخطابات «تل العمارنة»
2024-07-04
آلاشيا «قبرص» في خطابات تل العمارنة.
2024-07-04
لمحة عن ممالك الشرق التي جاء ذكرها في خطابات تل العمارنة (بابل)
2024-07-04
معنى الازدراء
2024-07-04
معنى الخبت
2024-07-04

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Normal Vector  
  
1713   12:46 مساءً   date: 29-9-2018
Author : Gray, A
Book or Source : "Tangent and Normal Lines to Plane Curves." §5.5 in Modern Differential Geometry of Curves and Surfaces with Mathematica, 2nd ed. Boca Raton, FL:...
Page and Part : ...


Read More
Date: 21-8-2018 1306
Date: 27-8-2019 1395
Date: 2-9-2019 1134

Normal Vector

NormalVector

The normal vector, often simply called the "normal," to a surface is a vector which is perpendicular to the surface at a given point. When normals are considered on closed surfaces, the inward-pointing normal (pointing towards the interior of the surface) and outward-pointing normal are usually distinguished.

The unit vector obtained by normalizing the normal vector (i.e., dividing a nonzero normal vector by its vector norm) is the unit normal vector, often known simply as the "unit normal." Care should be taken to not confuse the terms "vector norm" (length of vector), "normal vector" (perpendicular vector) and "normalized vector" (unit-length vector).

The normal vector is commonly denoted N or n, with a hat sometimes (but not always) added (i.e., N^^ and n^^) to explicitly indicate a unit normal vector.

The normal vector at a point (x_0,y_0) on a surface z=f(x,y) is given by

 N=[f_x(x_0,y_0); f_y(x_0,y_0); -1],

(1)

where f_x=partialf/partialx and f_y=partialf/partialy are partial derivatives.

A normal vector to a plane specified by

 f(x,y,z)=ax+by+cz+d=0

(2)

is given by

 N=del f=[a; b; c],

(3)

where del f denotes the gradient. The equation of a plane with normal vector n=(a,b,c) passing through the point (x_0,y_0,z_0) is given by

 [a; b; c]·[x-x_0; y-y_0; z-z_0]=a(x-x_0)+b(y-y_0)+c(z-z_0)=0.

(4)

For a plane curve, the unit normal vector can be defined by

 N^^=(dT^^)/(dphi),

(5)

where T^^ is the unit tangent vector and phi is the polar angle. Given a unit tangent vector

 T^^=u_1x^^+u_2y^^

(6)

with sqrt(u_1^2+u_2^2)=1, the normal is

 N^^=-u_2x^^+u_1y^^.

(7)

For a plane curve given parametrically, the normal vector relative to the point (f(t),g(t)) is given by

x(t) =

(8)

y(t) =

(9)

To actually place the vector normal to the curve, it must be displaced by (f(t),g(t)).

For a space curve, the unit normal is given by

N^^ = ((dT^^)/(ds))/(|(dT^^)/(ds)|)

(10)

= ((dT^^)/(dt))/(|(dT^^)/(dt)|)

(11)

= 1/kappa(dT^^)/(ds),

(12)

where T^^ is the tangent vector, s is the arc length, and kappa is the curvature. It is also given by

 N^^=B^^xT^^,

(13)

where B^^ is the binormal vector (Gray 1997, p. 192).

For a surface with parametrization x(u,v), the normal vector is given by

 N=(partialx)/(partialu)x(partialx)/(partialv).

(14)

Given a three-dimensional surface defined implicitly by F(x,y,z)=0,

 n^^=(del F)/(sqrt(F_x^2+F_y^2+F_z^2)).

(15)

If the surface is defined parametrically in the form

x = x(phi,psi)

(16)

y = y(phi,psi)

(17)

z = z(phi,psi),

(18)

define the vectors

 a=[x_phi; y_phi; z_phi]

(19)

 b=[x_psi; y_psi; z_psi].

(20)

Then the unit normal vector is

 N^^=(axb)/(sqrt(|a|^2|b|^2-|a·b|^2)).

(21)

Let g be the discriminant of the metric tensor. Then

(22)

 


REFERENCES:

Gray, A. "Tangent and Normal Lines to Plane Curves." §5.5 in Modern Differential Geometry of Curves and Surfaces with Mathematica, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 108-111, 1997.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.