Трансцендентные кривые в отличие от алгебраических могут иметь бесконечное количество точек пересечения с прямой, точек перегиба, вершин и т.п.

Синусоида - трансцендентная плоская кривая линия (рис.84), получающаяся в результате двойного равномерного движения точки - поступательного и возвратно-поступательного в направлении, перпендикулярном первому.

 

Рисунок 84. Синусоида

 

Синусоида - график функции у=sin x, непрерывная кривая линия с периодом Т=2п.

Наряду с этим у трансцендентных кривых могут быть характерные точки, которых не существует у алгебраических кривых: точки прекращения, угловые точки (точки излома), асимптотические точки. Простейшими примерами трансцендентных кривых служат графики функций логарифмической, показательной тригонометрической, а также все спирали, циклоиды и т.п.

Кривая линия как траектория движущейся точки должна быть непрерывной. Движущаяся точка в любом положении должна иметь определенное направление движения. Это направление указывает прямая (касательная), проходящая через рассматриваемую точку.

Длина отрезка кривой линии определяется в общем случае, как сумма длин отрезков, вписанной в нее ломаной линии, с заданной точностью передающей форму кривой.

В практике конструирования линий и поверхностей широко используются обводы. Это кривые, составленные из дуг различных кривых, определенных парами смежных точек. Обводом ряда точек плоскости является плоская кривая, пространства - пространственная. Точки стыка дуг называются узлами. Обвод заданный координатами своих точек называется дискретным. Обвод называется гладким, если дуги обвода в узлах имеют общие касательные.

 

построение касательной и нормали к плоской кривой

Касательной к кривой линии называется прямая, представляющая предельное положение секущей.

На рисунках 85 и 86 представлены алгоритмы построения касательной к плоской кривой линии соответственно параллельно направлению и из точки, не принадлежащей кривой.

 

Рисунок 85. Касательная к кривой параллельная заданному направлению	Рисунок 86. Касательная к кривой из заданной точки

 

Рисунок 87. Касательная в точке кривой

Рисунок 88. Построение нормали к кривой

Для построения касательной в точке плоской кривой как видно из рисунка 87 используется две секущие хорды. Рассмотрим построение касательной в точке А. Для этого проведем секущие хорды АЕ и АD. Если точку Е приближать к точке А, секущая АЕ поворачивается вокруг точки А. Когда точка Е совпадет с точкой А (А ≡ Е) секущая АЕ достигнет своего предельного положения t. В этом предельном положении секущая называется полукасательной к кривой а в точке А. Секущая АD в предельном положении А ≡ D также представлена полукасательной t.

Кривая линия в точке А имеет две полукасательные прямые, которые совпадают и определяют одну касательную к кривой линии в точке А – кривая в этой точке называется гладкой (плавной).

Кривая плавная во всех её точках называется гладкой (плавной) кривой линией.

На кривой линии могут быть точки, в которых разнонаправленные полукасательные не принадлежат одной прямой, а составляют между собой угол. Так на кривой а в точке В угол δ между полукасательными не равен 180⁰. Точка В в этом случае называется точкой излома или выходящей точкой.

Нормалью п в точке А кривой линии называется перпендикуляр к касательной (рис.87).

Построение нормали к кривой и проходящей через точку А, не принадлежащую кривой m, можно выполнить следующим образом (рис.88):

1. Проведем окружности а₁, а₂, а₃, а₄, разных радиусов с центром в точке А;

2. Отметим точки пересечения окружностей с кривой -1, 1₁, 2, 2₁, 3, 3₁, 4, 4₁;

3. Из концов хорд восстановим перпендикуляры (при этом перпендикуляры, восстановленные из точек 1, 2, 3, 4, имеют противоположное направление перпендикулярам, восстановленным из точек 1₁, 2₁, 3₁, 4₁);

4. На полученных перпендикулярах отложим отрезки, равные длине соответствующих хорд;

5. Полученные точки соединим плавной кривой l;

6. Пересечение кривых m и l определит положение точки К, через которую пройдет искомая нормаль n.

 

кривизна кривой линии

 

Рисунок 89. Угол смежности

 

Плоскую кривую линию можно рассматривать как траекторию движения точки в плоскости (рис.89); точка движется по касательной к кривой линии, обкатывая эту кривую без скольжения.

Движение точки вдоль кривой а связано с непрерывным изменением двух величин: расстояния S, на которое удалена точка от начального положения и угла a поворота касательной относительно начального положения.

Если с увеличением пути S непрерывно увеличивается и a, кривая называется простой.

Угол a (угол смежности) между касательными в двух бесконечно близких точках кривой, отнесенный к длине дуги между этими точками, определяет степень искривленности кривой линии, т.е. определяет кривизну кривой k.

,

предел отношения угла смежности касательных к соответствующей дуге.

Рисунок 90. Центр и радиус кривизны кривой

Кривизна прямой в любой её точке равна нулю.

Кривизна произвольной кривой линии в различных точках различна, в отдельных точках она может быть равна нулю. Такие точки называются точками спрямления.

Кривизна в каждой из точек плоской кривой а определяется с помощью соприкасающейся в этой точке окружности (рис.90).

Соприкасающейся окружностью или кругом кривизны в данной точке называется предельное положение окружности, когда она проходит через данную точку и две другие бесконечно близкие к ней точки.

Центр соприкасающейся окружности называется центром кривизны кривой в данной точке, а радиус такой окружности – радиусом кривизны кривой линии в данной точке.

Множеством центров кривизны кривой является кривая линия - её называют эволютой данной кривой, а кривая по отношению к своей эволюте называется эвольвентой.

 

Свойства ортогональных проекций кривой

 

1. Проекцией кривой линии является кривая линия.

2. Касательная к кривой линии проецируется в касательную к её проекции.

3. Несобственная точка кривой проецируется в несобственную точку её проекции.

4. Порядок линии – проекции алгебраической кривой равен порядку самой кривой или меньше.

5. Число узловых точек (в которых кривая пересекает сама себя) проекции равно числу узловых точек самой кривой.

Случаи когда, плоская кривая проецируется в прямую (свойства 1,4,5), а касательная в точку (свойство 2) не учитываются.

 

Пространственные кривые линии

 

Пространственные кривые линии в начертательной геометрии обычно рассматриваются как результат пересечения поверхностей или траекторию движения точки.

Пространственную, так же как и плоскую, кривую линию на чертеже задают последовательным рядом точек.

Классическим примером пространственных кривых линий являются цилиндрическая и коническая винтовые линии.