Sử dụng phần mềm Maple giải các dạng toán cơ bản về mặt tham số trong môn Hình học vi phân

Bài viết trình bày việc sử dụng các gói Linear Algebra, Maplet trên phần mềm Toán học Maple phiên bản 15.0 để lập trình ra các mô-đun mà chúng phải giải từng bước các dạng toán cơ bản của lý thuyết mặt trong môn hình học vi phân như: Viết phương trình mặt phẳng tiếp xúc, pháp tuyến chính, vẽ hình minh họa, tính diện tích, xác định dạng cơ bản thứ nhất và thứ hai, độ cong trung bình, độ cong Gauss của một mặt tham số chính qui.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng phần mềm Maple giải các dạng toán cơ bản về mặt tham số trong môn Hình học vi phânUED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.3, NO.1 (2013)SỬ DỤNG PHẦN MỀM MAPLE GIẢI CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ MẶT THAM SỐ TRONG MÔN HÌNH HỌC VI PHÂN USING MAPLE SOFTWARE FOR SOLVING BASIC PROBLEMS OF PARAMETER SURFACE IN DIFFERENTIAL GEOMETRY SUBJECT Phan Thị Hiệp, Trần Lê Nam Trường Đại học Đồng Tháp TÓM TẮT Chúng tôi sử dụng các gói Linear Algebra, Maplet trên phần mềm Toán học Maple phiên bản 15.0 để lậptrình ra các mô-đun mà chúng phải giải từng bước các dạng toán cơ bản của lý thuyết mặt trong môn hình học viphân như: viết phương trình mặt phẳng tiếp xúc, pháp tuyến chính, vẽ hình minh họa, tính diện tích, xác địnhdạng cơ bản thứ nhất và thứ hai, độ cong trung bình, độ cong Gauss của một mặt tham số chính qui. Đồng thời,chúng tôi đề xuất một thuật toán tìm độ cong chính và phương chính dựa trên ma trận của ánh xạ Gauss đối vớicơ sở chính tắc của mặt phẳng tiếp xúc. Sau đó, chúng tôi thể hiện nó trên Maple. Mục đích của chúng tôi là tạora các công cụ hỗ trợ sinh viên kiểm tra lại các bước tính toán của mình, có nhiều thời gian nghiên cứu các vấnđề bản chất. Từ khóa: Maple, độ cong chính, phương chính ABSTRACT We use the LinearAlgebra, Maplet packages in Maple software version 15.0 to programme the moduleswhich must solve step by step the basis problems of surface theorem in differential geometry such as: write theequation of tangent planes, normal lines, draw illustration picture, evaluate the area, calculate the first and secondfundamental form of parameter surface. Simultaneously, we propose algorithm to find the principal curvatures andprincipal curvature directions. Since, we represent it on maple. Our aim create the tools which help studentschecking all steps of their calculations, have more time to study essential problems. Key words: Maple; principal curvatures; principal curvature directions1. Mở đầu Maple là một hệ thống đại số máy tính cho dụng phần mềm Maple hoặc yêu cầu sinh viênphép người sử dụng thực hiện các phép tính toán làm các bài thực hành trên Maple,  Nó đã gópđại số trên các con số cụ thể, ký hiệu hoặc tham phần làm thay đổi hẳn cách học Toán, tức làsố và minh họa Toán học mạnh mẽ. Maple được song song với lối giải truyền thống sinh viên cóxây dựng và phát triển bởi công ty Waterloo thể giải quyết bài toán với sự giúp đỡ của Maple.Maple Inc, tính đến nay Maple đã có phiên bản Phương pháp này đem đến cho sinh viên mộtthứ 17. Các phiên bản về sau của Maple cung cách tiếp cận mới với Toán học: sinh động, sángcấp nhiều công cụ trực quan, nhiều gói lệnh tạo và rèn luyện khả năng tự học, tự kiểm tra vàchuyên ngành phù hợp với các tính toán phổ nghiên cứu.thông và bậc đại học, giao diện hoàn thiện hơn Lý thuyết mặt là một trong hai nội dungvà hỗ trợ soạn thảo tốt hơn. Đặc biệt, từ phiên chính của môn hình học vi phân, được giảng dạybản 15, nó hỗ trợ lưu trữ tài liệu theo kiểu đám ở các trường Đại học sư phạm và Kỹ thuật. Nómây điện tử. Người dùng dễ dàng tìm kiếm các có nhiều dạng bài tập liên quan đến tính toán cáctài liệu liên quan về sử dụng từ internet. Chính biểu thức đại số, vector và biểu thức có chứanhững ưu điểm đó mà nhiều nước trên thế giới tham số. Đặc biệt, nó có nhiều bài toán manglựa chọn Maple làm phần mềm ứng dụng trong tính chất thuật toán như: viết phương trình mặtdạy học. Ở nước ta ngày nay Maple cũng dần phẳng tiếp xúc, pháp tuyến chính, tính diện tích,được chú ý đến. Nhiều trường đại học đã bổ xác định dạng cơ bản thứ nhất và thứ hai, độsung thêm vào khung chương trình môn Sử cong trung bình, độ cong Gauss  của một mặt28TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC TẬP 3, SỐ 1 (2013)tham số. Khai thác khả năng tính toán và lập maplet tham số hóa bằng lệnhtrình của phần mềm Maple, chúng tôi viết một x ( u, v ) , y ( u, v ) , z ( u, v )số mô-đun hỗ trợ tính toán từng bước và vẽ hìnhminh họa cho các dạng toán đó. Các mô-đun - Điều kiện của tham số: Giả sử tham sốphải đáp ứng được các yêu cầu: chính xác và hóa của ( S ) có điều kiện u0  u  u1 vànhanh chóng, rút gọn được kết quả như thực hiện v0  v  v1 , chúng ta nhập vào maplet điều kiệntrên giấy, các biến đổi phải từng bước một. Đồng bằng lệnh: ( u0 UED JOURNAL OF SOCIAL SCIENCES, HUMANITIES AND EDUCATION VOL.3, NO.1 (2013)tiến hành tính toán và đưa ra phương trình tổngquát của mặt phẳng tiếp xúc. Lưu ý: Nếu chương trình không tự loadkết quả thì các bạn kéo thanh trượt ngang trêngiao diện đến cuối mô-đun để xem kết quả (phầnchữ màu xanh). Thêm vào đó, các bạn có thể xem hình vẽmặt tham số ( S ) và mặt phẳng tiếp xúc (trongtrường hợp nhập giá trị tiếp điểm cụ thể) bằngcách đưa con trỏ vào mô-đun “Hình vẽ của mặtphẳng tiếp xúc”, nhấn phím Enter. Khi đó,chương trình đưa ra một maplet yêu cầu nhậpvào miền giá trị cần vẽ của tham số.2.2.2. Mô-đun viết phương trình pháp tuyếnchính Tương tự mô-đun viết phương trình mặtphẳng tiếp xúc, chúng ta kích hoạt mô-đun, ...