ทรงรี (Ellipsoid)

สมการทั่วไป $ Ax^{2}+By^{2}+Cz^{2}=D $ เมื่อ $ A,B,C,D > 0 $
สามารถจัดสมการใหม่ในรูป สมการมาตรฐาน

$ \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}+\frac{z^{2}}{c^{2}}=1 $ เมื่อ $a,b,c>0$
ซึ่งเราจะนำสมการมาตรฐานมาพิจารณาตามหลักการเขียนกราฟ ดังนี้

จุดตัดแกน

ภาพตัดขวางบนระนาบพิกัด

ภาพตัดขวางที่ขนานกับระนาบพิกัด

กราฟของผิวทรงรี

เมื่อสมการผิวทรงรีคือ $ x^{2}+\frac{y^{2}}{4}+\frac{z^{2}}{9}=1 $ ในที่นี้ $ a=1,b=2,c=3$ จะได้กราฟดังนี้

การทดสอบสมมาตรของพื้นผิว

จาก $ \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}+\frac{z^{2}}{c^{2}}=1 $ จัดรูปสมการใหม่ได้ $ \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}+\frac{z^{2}}{c^{2}}-1=0 $
ให้ $ F(x,y,z)=\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}+\frac{z^{2}}{c^{2}}-1 $
ทดสอบสมมาตรกับจุดกำเนิด โดยพิจารณา
$ F(-x,-y,-z)=\frac{(-x)^{2}}{a^{2}}+\frac{(-y)^{2}}{b^{2}}+\frac{(-z)^{2}}{c^{2}}-1 = \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}+\frac{z^{2}}{c^{2}}-1 = F(x,y,z)$
ดังนั้นกราฟสมมาตรกับจุดกำเนิด
ในการทดสอบความสมมาตรกับ แกนพิกัด และระนาบพิกัด ขอละไว้ให้ผู้อ่านลองตรวจสอบดู
ซึ่งจะได้ว่า กราฟพื้นผิวนี้จะ สมมาตรกับแกนพิกัด x,y,z
และ สมมาตรกับระนาบพิกัด xy, xz,yz

ตัวอย่าง

จงวาดกราฟของพื้นผิว $9x^{2}+9y^{2}+4z^{2}=36$ พร้อมบอกชื่อพื้นผิวและจุดตัดแกน

วิธีทำ

จากสมการ $9x^{2}+9y^{2}+4z^{2}=36$ สามารถจัดเป็นรูปสมการมาตรฐาน
$\frac{x^{2}}{4}+\frac{y^{2}}{4}+\frac{z^{2}}{9}=1$
หรือ $\frac{x^{2}}{2^{2}}+\frac{y^{2}}{2^{2}}+\frac{z^{2}}{3^{2}}=1$
ดังนั้น พิ้นผิวนี้มีกราฟเป็นรูปทรงรี
สรุป