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Distancia media de dos puntos en un cuadrado unitario

martes, 1 de junio de 2021

Funciones Vectoriales

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Representación de los vectores posición P(t), velocidad v(t) y aceleración a(t) en una función vectorial en el plano.

f1[t_] := {t^2 - 3, t}
f2[t_] := 2 {Cos[t], Sin[t]}
f3[t_] := {Cos[t] (1 - 2 Cos[t]), (1 - 2 Cos[t]) Sin[t]}
f4[t_] := 2 {Cos[t] Cos[2 t], Cos[2 t] Sin[t]}
fun[f_] := 
 ParametricPlot[f[t], {t, -4, 4}, Ticks -> None, PlotRange -> 3, 
  ImageSize -> {50, 50}]
Manipulate[
 Show[ParametricPlot[f[t], {t, -4, 4}, PlotRange -> 4], 
  Graphics[{Text["P(t)", f[r]/2 + {0, 0.2}], 
    Text["v(t)", f[r] + 1.1 f'[r]], Text["a(t)", f[r] + f''[r] 1.03], 
    Red, Arrow[{f[r], f[r] + f'[r]}], Green, Arrow[{{0, 0}, f[r]}], 
    Pink, Arrow[{f[r], f''[r] + f[r]}]}]], {r, -3, 
  3}, {{f, f1, "r(t)"}, {f1 -> fun[f1], f2 -> fun[f2], f3 -> fun[f3], 
   f4 -> fun[f4]}}]





Representación de los vectores posición, velocidad y aceleración en una función vectorial en el espacio .

Clear[a]
f1[t_] := {t^2 - 3, t^2, t}
f2[t_] := {2 Cos[t], 2 Sin[t], t/2}
f3[t_] := {3 Cos[t], Sin[t], 2}
f4[t_] := {t Cos[t], t Sin[t], t}/5
fun[f_, p_] := 
 ParametricPlot3D[f[t], {t, -p, p}, Ticks -> None, PlotRange -> 3, 
  ImageSize -> {50, 50}]
func[f_, p_] := 
 ParametricPlot3D[f[t], {t, -p, p}, Axes -> True, 
  AxesOrigin -> {0, 0, 0}, PlotRange -> 4]
g1 = func[f1, 3];
g2 = func[f2, 30];
g3 = func[f3, 4];
g4 = func[f4, 30];
Manipulate[{gra, a} = 
  Switch[f, f1, {g1, 1.2}, f2, {g2, 3}, f3, {g3, 3}, f4, {g4, 15}]; 
 Show[gra, 
  Graphics3D[{Text["P(t)", f[r]/2 + {0, 0, 0.2}], 
    Text["v(t)", f[r] + 1.1 f'[r]], Text["a(t)", f[r] + f''[r] 1.03], 
    Red, Arrow[{f[r], f[r] + f'[r]}], Green, Arrow[{{0, 0, 0}, f[r]}],
     Pink, Arrow[{f[r], f''[r] + f[r]}]}]], {r, -a, 
  a}, {{f, f1, "r(t)"}, {f1 -> fun[f1, 5], f2 -> fun[f2, 50], 
   f3 -> fun[f3, 4], f4 -> fun[f4, 50]}}]





Cambio del vector Tangente Unitario - Curvatura

Aunque la función no se encuentra parametrizada con respecto a la longitud de curva, se evidencia el cambio del vector tangente unitario con respecto a la curvatura de la parábola.

graf = ContourPlot[x^2 + y^2 == 1, {x, -2, 2}, {y, -2, 2}, 
   Axes -> True, ContourStyle -> {Green, Dashed}];
Manipulate[cur = 2./(4 r^2 + 1)^(3/2); 
 Row[{Show[ParametricPlot[{t^2 + 1, t}, {t, -3, 3}], 
    Graphics[{Red, 
      Arrow[{{r^2 + 1, 
         r}, {2 r, 1}/Sqrt[4 r^2 + 1] + {r^2 + 1, r}}]}], 
    ImageSize -> Small], 
   Show[graf, 
    Graphics[{Red, Arrow[{{0, 0}, {2 r, 1}/Sqrt[4 r^2 + 1]}]}], 
    ImageSize -> Small, 
    PlotLabel -> Row[{"Curvatura = ", cur}]]}], {{r, -2, "t"}, -3, 3},
  ContentSize -> {400, 240}]






Sistema  de vectores TNB y Planos osculador y normal

Clear[a, bb]
f1[t_] := {t^2 - 3, t^2, t}
f2[t_] := {2 Cos[t], 2 Sin[t], t/2}
f3[t_] := {3 Cos[t], Sin[t], 2}
f4[t_] := {t Cos[t], t Sin[t], t}/5
fun[f_, p_] := 
 ParametricPlot3D[f[t], {t, -p, p}, Ticks -> None, PlotRange -> 3, 
  ImageSize -> {50, 50}]
func[f_, p_] := 
 ParametricPlot3D[f[t], {t, -p, p}, Axes -> True, 
  AxesOrigin -> {0, 0, 0}, PlotRange -> 4]
g1 = func[f1, 3];
g2 = func[f2, 30];
g3 = func[f3, 4];
g4 = func[f4, 30];
gg = Graphics3D[{Point[{0, 0, -10}]}];
Manipulate[
 tt[t_] := Normalize[f'[t]];
 nn[t_] := Normalize[f''[t]];
 bb[t_] := Normalize@Cross[f'[t], f''[t]];
 
 {gra, a} = 
  Switch[f, f1, {g1, 1.2}, f2, {g2, 3}, f3, {g3, 3}, f4, {g4, 15}]; 
 Show[gra, 
  Graphics3D[{Text["T", f[r] + 1.1 tt[r]], 
    Text["N", f[r] + nn[r] 1.03], Text["B", f[r] + bb[r] 1.03], Red, 
    Arrow[{f[r], f[r] + tt[r]}], Green, Arrow[{{0, 0, 0}, f[r]}], 
    Pink, Arrow[{f[r], nn[r] + f[r]}], Orange, 
    Arrow[{f[r], bb[r] + f[r]}]}], 
  If[pn, ContourPlot3D[
    Dot[f'[r], {x, y, z} - f[r]] == 0, {x, -4, 4}, {y, -4, 4}, {z, -4,
      4}, Mesh -> None, ContourStyle -> Opacity[0.6]], gg], 
  If[po, ContourPlot3D[
    Dot[bb[r], {x, y, z} - f[r]] == 0, {x, -4, 4}, {y, -4, 4}, {z, -4,
      4}, Mesh -> None, ContourStyle -> Opacity[0.6]], gg]], {r, -a, 
  a}, {{f, f1, "r(t)"}, {f1 -> fun[f1, 5], f2 -> fun[f2, 50], 
   f3 -> fun[f3, 4], f4 -> fun[f4, 50]}}, {{pn, False, 
   "Plano Normal"}, {False, True}}, {{po, False, 
   "Plano Osculador"}, {False, True}}, ControlPlacement -> Left]






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