Естественные науки

Отражение в цилиндрическом зеркале

Имеется цилиндрическое зеркало небольшой высоты. Внутри размещается направленный источник света в произвольной точке S. Желательно найти на зеркале точку В, в которую направить луч так, чтобы он прошел через отмеченную точку А.
Буду рад как геометрическим, так и аналитическим решениям.
Ну, я могу показать, как уравненьице составить по-простому совсем, а как уж оно там решается - численно или просто на бумажке, мне пока что по фигу.
Численно-то можно по-разному решить, но пока пойдём через задницу, вдруг это красиво получится.

Пусть (x, y) = P - точка.
Рассмотрим функцию u(x, y) = u(P) = r(P, A) - r(P, S), где r - расстояние.
Тогда линии уровня нашей u - гиперболы, A и S - их фокусы, и grad u в искомой точке отражения направлен по касательной к окружности (по известному оптическому св-ву гиперболы), т.е., если нашу окружность мы сделаем единичной с центров в нуле, то в точке касания получим
x*u_x + y*u_y = 0
Далее цифрами и буквами не тряс.

Известное свойство - это альфа = бета здесь:Можно с таким же успехом, кстати, пойти через эллипсы - минимизировать/максимизировать сумму расстояний от точки касания до A и S, получится задачка на условный экстремум.
Ну или так - заданы два фокуса эллипса, требуется найти большую полуось, при которой эллипс пересекается с единичной окружностью в нечетном числе точек, Это то же самое почти.
Ольга Лебедь
Ольга Лебедь
34 449
Лучший ответ
Ольга Гомзикова Спасибо большое, кажись, что-то начинаю понимать (чуть-чуть). Послезавтра начну разбираться - пива уже выпил.
Tchetchenec 95-95 что значит численно решить
Tchetchenec 95-95 Что так сложно? Мне кажется лёгкая задача: составляем уравнение окружности (или полуокружности нужной половины) основания, находим координаты точек А и S, составляем уравнения прямых BS и АS с переменной точкой В и уравнение касательной к окружности в точке В (угол между прямой BS и окружностью найдём как угол между этой прямой и касательной к окружности) и по закону о том что угол отражения равен углу падения составляем уравнение относительно одной из координат точки В и потом по уравнению окружности или полуокружности находим вторую координату этой точки
Tchetchenec 95-95 Или можно уравнение не касательной а нормали составить
Нужен ещё центр окружности. Чистым построением задача сводится к построению треугольника по заданной стороне и биссектрисе, проходящей через заданную точку (центр окр) и не прилегающую к заданной стороне.
Шамад Зайтаев
Шамад Зайтаев
96 176
Ольга Гомзикова Нет ограничений, любая окружность., любые две точки S и А, но только ОБЩИЙ случай
Эта задача была здесь несколько лет назад. Геом. построение мне не далось.
Аналитическое решение - может быть, попробую.
Алик Ефимов Попробуйте. Под моим ответом в комментариях есть картинка с фиолетовой кляксой.
Там же находится ссылка - можно эту кляксу открыть в браузере и подвигать точки A и S мышью.
Искомые точки отражения - на границе кляксы.
Ольга Гомзикова Да, это был мой вопрос (в смысле, я его публиковал) , но его потом удалили, т.к. не было ни одного ответа...
Ольга Гомзикова Решение Тадасаны - это супер, мне, конечно, там не разобраться...
А на первый взгляд несложная проблема))
Попробуйте, я повременю с ЛО.
Угол падения равен углу отражения. Для определения угла провести касательную к окружности в точке падения луча. В общем там система из трёх уравнений получается уравнение прямой через две точки s и b, уравнение прямой через точки а и b и уравнение касательной через точку b. Координаты точки b неизвестные. Решаете систему из 3 уравнений и получаете координаты точки b. P.S. Таких точек может быть множество.
Маша Попова
Маша Попова
20 348
Ольга Гомзикова Дык, я и прошу найти эту самую точку падения луча. А там уж, подозреваю, и касательную не понадобится проводить...
Ольга Гомзикова "Таких точек может быть множество", Если можно, то хотя бы координаты хоть одной можно в общих чертах.
П.С. Мне сдается, там их не больше двух. Хотя, хз...
ВА будет не единственным лучём, отражённым от внутренней поверхности сферического зеркала, который пройдёт через А!
Кроме того, высказанное Вами суждение, относительно падающего и отражённого лучей, не является ИСТИНОЙ (применена неправильная парадигма, а также не учтены отражающие способности материала зеркала)!

Азъ есьмь благ и человеколюбец,... поелику остаюсь лишь червём смердящим... Я индуктор (или indignae - недостойный лат.) от рождения. Истинность моих ответов зависит лишь от правильности формулировок вопросов.
Александр Рябов Для зрячего, но Вы же незрячий!