Кіріспе

Геометрияның үш өлшемді нысандарды екі өлшемде бейнелеуге мүмкіндік беретін саласы – сипаттамалық геометрия. Сипаттамалық геометрия – үш өлшемді нысандарды екі өлшемде белгілі бір процедуралар арқылы бейнелеуге мүмкіндік беретін геометрия саласы. Осының нәтижесінде пайда болған техникалар инженерлік, архитектура, дизайн және өнер үшін маңызды. Сипаттамалық геометрияның теориялық негізін жазықтық геометриялық проекциялар құрайды. Бұл техника бойынша алғашқы жарияланым – Альбрехт Дюрердің 1525 жылы Нюрнбергте, Линиенде басылған «Underweysung der Messung mit dem Zirckel und Richtscheyt» (Компас пен рульмен өлшеу туралы нұсқаулық) еңбегі. Итальяндық архитектор Гуарино Гуарини де проективтік және сипаттамалық геометрияның алғашқы дамушыларының бірі болды, бұл оның 1665 жылғы «Placita Philosophica», 1671 жылғы «Euclides Adauctus» және 1686 жылғы (бірақ 1737 жылға дейін жарияланбаған) «Architettura Civile» еңбектерінен көрінеді. Ол Гаспард Монгеге (1746–1818) дейін күтіп келген, оған сипаттамалық геометрияны ойлап тапқандық айтылады. Геометриялық есептерді шешудегі жетістіктері үшін Гаспар Монге көбінесе «сипаттамалық геометрияның әкесі» деп есептеледі. Оның алғашқы жаңалықтары 1765 жылы әскери бекіністердің суретшісі болып жұмыс істеген кезде пайда болды, бірақ оның нәтижелері кейін жарияланды. Монге протоколдары қиялданған нысанды үш өлшемде модельдеуге мүмкіндік береді. Қиялданған нысанның барлық геометриялық аспектілері нақты өлшемде/масштабта және пішінде ескеріледі, оны кеңістіктегі кез келген нүктеден көруге болады. Барлық бейнелер екі өлшемді бетте бейнеленеді. Сипаттамалық геометрияда қиялданған нысаннан шығатын және қиялданған проекция жазықтығымен тік бұрыштарда қиылысатын қиялданған, параллель проекторлардың бейнелеу техникасы қолданылады. Қиылысу нүктелерінің жиынтығы қажетті бейнені құрайды.

Хаттамалар

Бір нысанның екі бейнесін бір-біріне перпендикуляр, кез келген бағытта проекциялау. Әрбір бейне кеңістіктің үш өлшемін көрсетеді, екі өлшем толық масштабта, өзара перпендикуляр осьтер ретінде, ал үшінші өлшем бейне кеңістігіне (тереңдікке) еніп кететін көрінбейтін (нүктелік) ось ретінде бейнеленеді. Екі бейне де кеңістіктің үш өлшемінің біреуін толық масштабта көрсетеді. Бұл бейнелердің кез келгені үшінші проекцияланған бейне үшін бастапқы нүкте болып табылады. Үшінші бейне төртінші проекцияны бастауы мүмкін, және осылай мәңгілікке дейін жалғаса береді. Мұндай ретті проекциялардың әрқайсысы нысанды басқа бағыттан қарау үшін кеңістікте 90° бұрылыс жасауды білдіреді. Әрбір жаңа проекция алдыңғы бейнеде нүктелік өлшем ретінде көрінетін толық масштабтағы өлшемді пайдаланады. Бұл өлшемнің толық масштабтағы бейнесін алу үшін және оны жаңа бейнеге орналастыру үшін алдыңғы бейнені елемеу және осы өлшем толық масштабта көрінетін екінші алдыңғы бейнеге көшу қажет. Әрбір жаңа бейне проекцияның алдыңғы бағытына перпендикуляр кез келген бағытта проекциялау арқылы жасалуы мүмкін. (Арба дөңгелегінің спицаларының, оқтың бағытына перпендикуляр болатын сансыз бағыттарын көзге елестетіңіз.) Нәтижесінде, нысанды 90° бұрылыстармен айналып, әр қадамда оны қарау. Әрбір жаңа бейне орфографиялық проекция схемасына қосымша бейне ретінде қосылады және "шыны қорап моделінің ашылуы" түрінде көрінеді. Орфографиялық проекциядан басқа, алты стандартты негізгі бейне (Алдыңғы; Оң жақ; Сол жақ; Жоғарғы; Төменгі; Артқы) бар, сонымен қатар сипаттамалық геометрия төрт негізгі шешім бейнесін алуға тырысады: сызықтың нақты ұзындығы (толық өлшемде, қысқартылмаған), сызықтың нүктелік бейнесі (соңғы бейнесі), жазықтықтың нақты пішіні (масштабқа толық өлшемде немесе қысқартылмаған) және жазықтықтың жиек бейнесі (жазықтықтың нақты пішінін алуға арналған көріс сызығына перпендикуляр жазықтықтың бейнесі). Бұл көбінесе келесі бейне үшін проекция бағытын анықтауға көмектеседі. 90° бұрылыспен қадамдық процесте, сызықтың нүктелік бейнесінен кез келген бағытта проекциялау оның нақты ұзындығын көрсетеді; нақты ұзындығы бар сызықтың бейнесіне параллель бағытта проекциялау оның нүктелік бейнесін береді, жазықтықтағы кез келген сызықтың нүктелік бейнесін проекциялау жазықтықтың жиек бейнесін береді; жазықтықтың жиек бейнесіне перпендикуляр бағытта проекциялау нақты пішін (масштабқа сәйкес) бейнесін береді. Осы бейнелердің барлығы қатты геометрия принциптеріне негізделген инженерлік мәселелерді шешуге көмектесу үшін қолданылуы мүмкін.

Эвристика

Дескриптивті геометрияны зерттеудің эвристикалық құндылығы бар. Ол көру қабілетін және кеңістіктік талдау дағдыларын, сондай-ақ геометриялық есепті шешу үшін ең қолайлы түрде көрсетуге мүмкіндік беретін қарау бұрышын сезімдік деңгейде анықтау қабілетін дамытады. Мысалдар:

PR және SU екі берілген қисық сызықтардың арасындағы ең қысқа жалғауды табу

P, R, S және U нүктелерінің X, Y және Z координаттары берілген. 1 және 2 проекциялар тиісінше X Y және X Z жазықтықтарында масштаб бойынша салынады. SU сызығының (бұл мысалда) нақты көрінісін алу үшін, 3 проекция H2,3 иілгіш сызығы S2U2-ге параллель етіп салынады. SU сызығының түпкі көрінісін алу үшін, 4 проекция H3,4 иілгіш сызығымен S3U3-ке перпендикуляр салынады. PR және SU арасындағы ең қысқа қашықтықты d перпендикуляр қашықтығы көрсетеді. Осы ең қысқа қашықтықты қамтамасыз ететін Q және T нүктелерін табу үшін, 5 проекция P4R4-ке параллель H4,5 иілгіш сызығымен салынады, соның нәтижесінде P5R5 және S5U5 екі проекциясы да нақты көрініс болады (түпкі көріністің кез келген проекциясы нақты көрініс болып табылады). Бұл сызықтардың қиылыс нүктелерін, Q5 және T5, 1 проекцияға қайта проекциялау (магента түсті сызықтар мен белгілер) X, Y және Z осьтері бойынша олардың координаттарын анықтауға мүмкіндік береді.