Sirge

Sirge ehk sirgjoon on teatud tüüpi geomeetriline objekt. Kõige tavalisemas tähenduses iseloomustatakse sirget näitlikult mõlemas suunas piiramatult jätkuva paksuseta sirgjoonena. Intuitiivselt eristab sirget kõverjoonest see, et sirge ei muuda sihti. Elementaarses Eukleidese geomeetrias on sirge üks keskseid geomeetrilisi objekte ja läbi kahe erineva punkti saab tõmmata parajasti ühe sirge, mistõttu sirget identifitseeritakse punktipaari abil.

Eukleides kirjeldas "Elementides" sirget joonena, mis asetseb ühtlaselt oma punktide vahel. Tema käsitus tugineb suuresti geomeetrilisele kujutlusele. Et Eukleidesel puudub ka tänapäevases mõttes aksiomaatika, puudub tal sirge range definitsioon. Eukleidese geomeetria aksiomaatika töötas välja alles David Hilbert teoses "Grundlagen der Geometrie".

Aksiomaatilises geomeetrias on sirge tavaliselt algmõiste. Analüütilises geomeetrias on sirge teatud tüüpi punktihulk tavaliselt kahe- või kolmemõõtmelises eukleidilises ruumis ja sirget saab kirjeldada ning identifitseerida võrrandi või parameetrilise esituse abil. Erinevalt Eukleidese geomeetriast on seal kõik punktid algusest peale varustatud koordinaatidega. Afiinses geomeetrias on sirge algmõiste.

Näiteks mitteeukleidilistes geomeetriates, afiinses ja projektiivses geomeetrias ning lõplikes geomeetriates võidakse sirget erinevalt defineerida jaa sirgel võivad olla erinevad omadused.

Sirge Eukleidese geomeetrias

Eukleidese käsitlus

Eukleides käsitles sirget oma "Elementides" geomeetrilise põhimõistena, lähtudes suuresti intuitiivsest kujutlusest. Tema antud määratlus kirjeldab sirget geomeetrilise objektina, mille punktid paiknevad ühtlaselt. See ei ole tänapäevases mõttes sirge definitsioon ega konstruktsioon.

Eukleidese geomeetrias on sirge seotud eelkõige punktide, sirgete ja tasandite vastastikuse paiknemisega. Näiteks määravad kaks erinevat punkti ühe sirge. Sirget saab mõlemas suunas piiramatult pikendada ja sirglõik on sirge osa ühest punktist teiseni.

Hilberti aksiomaatiline käsitlus

David Hilbert esitas teoses "Grundlagen der Geometrie" Eukleidese geomeetria aksiomaatilise süsteemi. Hilberti süsteemis on punkt, sirge ja tasand määratlemata mõistete ehk algmõistete seas. Nendevahelisi suhteid kirjeldavad aksioomid, mille seas on intsidentsuse aksioomid. Näiteks ütleb üks intsidentsuse aksioomidest, et kahte eri punkti läbib parajasti üks sirge. Selline käsitlus erineb Eukleidese "Elementide" geomeetrilisest ja intuitiivsest esitusest: sirge olemust ei püüta defineerida teiste mõistete abil, vaid kirjeldatakse sirge suhteid teiste algmõistetega.

Sirgete vastastikune asend

Eukleidese kolmemõõtmelises geomeetrias võivad kaks eri sirget:

Kui kaks sirget lõikuvad ja moodustavad täisnurga, on nad ristuvad.

Eukleidese geomeetrias on paralleelsus seotud paralleelide postulaadiga. Selle kohaselt läbib antud sirgel mitte asuvat punkti parajasti üks antud sirgega paralleelne sirge. See postulaat on võrdväärne Eukleidese viienda postulaadiga.

Sirge analüütilises geomeetrias

Analüütiline geomeetria kirjeldab geomeetrilisi objekte koordinaatide ja võrrandite abil. Sirge analüütiline esitus sõltub sellest, kas vaadeldakse tasandit või ruumi.

Sirge tasandil

Üldvõrrand

Sirge üldvõrrand tasandil on Descartesi ristkoordinaadistikus lineaarvõrrand , kus , ja on reaalarvulised konstandid ning ja ei võrdu mõlemad nulliga.

Näide

Sirge võrrand tasandil:

Parameetriline kuju

Kasutatakse üldvõrrandi parameetrilist kuju

Näide

, kus sirge on määratud 2 vektori kaudu  :

või

Lisaks eelnimetatule on võimalik parameetrilist kuju tähistada, kui parameetrilisi võrrandeid

ja (Descartesi kujul) ehk kanoonilisel kujul

Joonised

Omadused

Olgu antud sirged ja , ning nendele vastavad sihivektorid ja .

Ristuvad sirged

Sirged on risti parajasti siis, kui nende sihivektorite tadamskalaarkorrutis on :

Paralleelsed sirged

Sirged on paralleelsed parajasti siis, kui nende sihivektorite skalaarkorrutise moodul on :

Kahte punkti saab läbida vaid üks sirge

Eukleidese geomeetrias läbib kahte eri punkti parajasti üks sirge.

Määratud

tõusu ja algordinaadiga

Tõusu (k) ja algordinaadiga (a) määratud sirge võrrand tasandil:

.

kahe punktiga

Kahe punktiga määratud sirge võrrand tasandil:

.

punkti ja sihivektoriga

Punkti ja sihivektoriga määratud sirge võrrand tasandil:

.

punkti ja tõusuga

Punkti ja tõusuga määratud sirge võrrand tasandil:

.

kahe tasandi lõikena

Kahe tasandi ja lõike sirge, kus on normaal vektor, on antud

kus

Rakendatavad funktsioonid

Sirge kaugus punktist ℝ3 ruumis

Olgu antud sirge ja punkt . Olgu sirge sihivektoriks , siis leiame punkti sirgel, mis asub sirgel ja mille kaugus on vähim punkti . Selleks lahendame võrrandid:

Siis leiame vektori ja selle pikkuse , mis on punkti kaugus sirgest:

Sirgete kaugus ruumis

Olgu antud sirged ja . Sellest leiame vastavad sihivektorid ning ja suvalised punktid mõlemal sirgel vastavalt ja .

Paralleelsed sirged

Kiivsirged

Puutuja

Normaal

Vaata ka

Viited

  1. ↑ "Geometry > Line Geometry > Lines > Parametric form". 2010. Vaadatud 27.12.2010.
  2. ↑ "Linear Algebra: Parametric Representations of Lines". 2010. Originaali arhiivikoopia seisuga 14.09.2011. Vaadatud 27.12.2010.

Kirjandus

Välislingid

AKSIOMAATILISEST ÜLESEHITUSEST], 2011.