Гиперболоид

Однополостный гиперболоид

Двуполостный гиперболоид

Гиперболоид (от др.-греч. ὑπερβολή — гипербола, и εἶδος — вид, внешность). В математике гиперболоид — это вид поверхности второго порядка в трёхмерном пространстве, задаваемый в декартовых координатах уравнением

${x^2 \over a^2} + {y^2 \over b^2} - {z^2 \over c^2}=1$  (однополостный гиперболоид),

где a и b — действительные полуоси, а c — мнимая полуось;

или

$- {x^2 \over a^2} - {y^2 \over b^2} + {z^2 \over c^2}=1$  (двуполостный гиперболоид),

где a и b — мнимые полуоси, а c — действительная полуось.

Если a = b, то такая поверхность называется гиперболоидом вращения. Однополостный гиперболоид вращения может быть получен вращением гиперболы вокруг её мнимой оси, двухполостный — вокруг действительной. Двуполостный гиперболоид вращения также является геометрическим местом точек P, модуль разности расстояний от которых до двух заданных точек A и B постоянен: $|AP-BP| = const$. В этом случае A и B называются фокусами гиперболоида.

Однополостный гиперболоид является дважды линейчатой поверхностью; если он является гиперболоидом вращения, то он может быть получен вращением прямой вокруг другой прямой, скрещивающейся с ней.

В науке и технике

Оптическая схема телескопа Кассегрена. Малое зеркало имеет форму гиперболоида.

Свойство двуполостного гиперболоида вращения отражать лучи, направленные в один из фокусов, в другой фокус, используется в телескопах системы Кассегрена и в антеннах Кассегрена.

В искусстве

В архитектуре

Проект 350-метровой башни В. Г. Шухова, 1919

Линейчатая конструкция, имеющая форму однополостного гиперболоида, является жёсткой: если балки соединить шарнирно, гиперболоидная конструкция всё равно будет сохранять свою форму под действием внешних сил.

Для высоких сооружений основную опасность несёт ветровая нагрузка, а у решётчатой конструкции она невелика. Эти особенности делают гиперболоидные конструкции прочными, несмотря на невысокую материалоёмкость.

Примерами гиперболоидных конструкций являются:

• Шуховская башня
• Шуховская башня на Оке
• Аджигольский маяк
• Гиперболоидные мачты броненосца «Император Павел I»
• Гиперболоидные мачты американского линкора «Аризона»
• Башня порта Кобе
• Телебашня Гуанчжоу
• Aspire Tower
• Сиднейская телебашня
• Проект «Вортекс»
• Проект «Хрустальный остров»
• Хан Шатыр

В литературе

• Гиперболоид инженера Гарина (хотя на самом деле это должен был быть параболоид)

См. также

• Теорема о прямолинейных образующих однополосного гиперболоида
• Параболоид — другой вид поверхности второго порядка
• Гиперболический параболоид
• Гиперболоидные конструкции