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Analytische Geometrie des Raumes. § 4. Krumme Flächen.
Kreises erzeugt werden, dessen Mittelpunkt eine feste Gerade durch
läuft und dessen Ebene auf dieser Geraden senkrecht bleibt; zur
Regelung der Größe dieses Kreises kann eine Leitlinie dienen. Gerade
diese Auffassung eignet sich zur analytischen Darstellung.
Jede von der Rotationsachse ausgehende Halbebene schneidet die
Rotationsfläche nach einer Linie, die man als einen Meridian be
zeichnet; es ist in der Entstehungsweise der Fläche begründet, daß alle
Meridiane kongruent sind, so daß die Fläche auch durch Umdrehung
eines Meridians erzeugt werden kann.
Ordnet man das Koordinatensystem derart an, daß die Rotations
achse mit der ¿-Achse zusammenfällt, so läßt sich der erzeugende
variable Kreis durch die Gleichungen
x 2 + V 2 + $ = u 2 |
Z = V J ;
nämlich als Schnitt einer variablen Kugel um den Ursprung und einer
beweglichen zur z-Achse senkrechten Ebene darstellen.
Ist
(p(u, v) = 0 (2)
die unmittelbar gegebene oder mittels der Leitlinie abzuleitende Be
dingungsgleichung zwischen den veränderlichen Parametern, so ergibt
sich durch Elimination von u, v zwischen (1) und (2) die Gleichung
der Rotationsfläche zunächst in der Form
9>C|/^ 2 + y 2 + ¿0=0,
und bei Auflösung nach z erhält man eine Gleichung von der Struktur
z = &{x 2 + y 2 ). (3)
Es kann also (3) als die allgemeine Gleichung der Rotationsflächen
angesehen werden, die die ¿-Achse zur Rotationsachse haben.
Ist insbesondere ein Meridian, beispielsweise der in der ¿¿r-Ebene
liegende, als Leitlinie gegeben, deren Gleichungen also
y = 0, F{x,z) = 0 (4)
sein mögen, so führt die Elimination von x, y, z aus (1) und (4) auf
die Bedingungsgleichung
F(]/u 2 - v 2 , v) = 0, (2*)
aus der sich wiederum durch Elimination von u, v die Gleichung der
Rotationsfläche ergibt:
F(\/x 2 + y 2 ,z)-=0. (3*)
Dieses Ergebnis läßt sich zu einer einfachen Regel formulieren,
die so lautet: Um die Gleichung der durch Umdrehung der Linie y = 0,
F(x, z) = 0 um die z- Achse erzeugten Rotationsfläche zu erhalten, hat
man in der letztgeschriebenen Gleichung x durch ]/x 2 + y 2 zu ersetzen.
(1)