02-12-2024 - Analytic Geometry - Quadrics [EN]-[IT]

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02-12-2024 - Analytic Geometry - Quadrics [EN]-[IT]
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*~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~*

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**ENGLISH**
**02-12-2024 - Analytic Geometry - Quadrics [EN]-[IT]**
With this post I would like to give a brief instruction about the topic mentioned in the subject
(code notes: X_53)

***Quadrics***
**What are they**
Quadrics are algebraic surfaces of degree two and almost all the ideas about conics can be generalized to quadrics.

**Definition**
A quadratic is an algebraic surface of degree 2, that is, it is the set of points that satisfy a polynomial equation p(x,y,z)=0 of degree 2.
For example, spheres, cones and cylinders are quadratics of degree 2.
A pair of planes is a quadratic. In fact, its equation

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/EouExRN2LTmxAHuEB6f4R2w2Jjikp6fMJx5UiGhvX64qk5NhWR4DSYExB6PmCGZjvw5.png)

is a polynomial equation of degree 2.

**Observation**
The homogeneous equation of a quadratic can be thought of as a quadratic form.
The matrix associated with it is a 4 x 4 symmetric matrix A such that

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23u6Z4b1nXY2snhhjTur7mW6ryg4Gd9AYZsfb76Z4PT5rKvLhfaC7iEphHuvuwyTNKRZu.png)

**Further definition**
Given a quadratic S with homogeneous equation

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/EoH5GGLQNU7URbZCgMStnyNYj4woUrduQN9hJmpboPeFZCJpq7oBpkizw6wHYYSuHvZ.png)

with the notation of the previous observation, the matrix A is called matrix associated with the quadratic S.

**Degenerate Quadratics**
A quadratic with associated matrix A is said to be degenerate if the determinant of A is equal to 0.

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wCbbruJVWoJ5afAF19dj74TyYVgvSPimAEgqgxEpKg2k3Ff4ooLzvWspkWjfXWUWDHH.png)

**Euclidean classification of quadrics**
A non-degenerate quadric S with associated matrix A can be represented by one of the following Euclidean canonical forms with an appropriate choice of the Cartesian reference system.
Below are their algebraic representations.

-real ellipsoid

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wCdaf1Cht8gWZ9wULKk3z9KPe8CFxx4mFPXrqZ5XZohgyS7wRAbC7xizkF1J89RcZp8.png)

-imaginary ellipsoid

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wrCE9fRL585mdWXyiobgTXch6df9SLYjDCEtCChjh9P32vik7t9gxTdM5duzSPRTPQ6.png)

-hyperboloid elliptical

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wrCJSmyNpHTMdKEAx925ktvvGGC6fwyfTtHe1PC5f1ePqtYaPce2XPnDCVP697TeQiA.png)

-hyperbolic hyperboloid

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/Eonrh9AkHY7yJWdeRRwC1BzekdsA9kEkjQePuvvuwk4QFBcQD2TnUBtYHiDXnLwLXiz.png)

-paraboloid elliptic

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/Eos7VXdiNyezxNrPomRSnVzTAA2SWdwAHFSVrntp13F8CPQTFrXDqbmJQZYQjkac3a7.png)

-hyperbolic paraboloid

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wN1foogV3qbfkNjquHyxKiCorYX2bxr2LvR4otSJ4BitETeHVYeWFEJ2RwUAfVGq8Lg.png)

***Conclusions***
In analytical geometry, quadrics are second-degree algebraic surfaces in three-dimensional space (ℝ³), described by a general equation written as follows:

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23xAy8JYSifPDHtakWwRKYYQaEorHvz96Q2KfLxJ1m5nEepuv4vr7PrdzafLVf4QN2Kzn.png)

***Question***
In my opinion, quadrics are a little-known topic in the study world and are a fairly complex part of analytical geometry, do you also think so or not?





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**[ITALIAN]**
**02-12-2024 - Geometria analitica - Quadriche [EN]-[IT]**
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_53)

***Le quadriche***
**Cosa sono**
le quadriche sono superfici algebriche di grado due e quasi tutte le idee sulle coniche possono essere generalizzate alle quadriche.

**Definizione**
Una quadratica è una superficie algebrica di grado 2, ossia è l’insieme dei punti che soddisfano un’equazione polinomiale p(x,y,z)=0 di grado 2.
Ad esempio le sfere, i coni ed i cilindri sono quadratiche di grado 2.
Una coppia di piani è una quadratica. Infatti la sua equazione

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/EouExRN2LTmxAHuEB6f4R2w2Jjikp6fMJx5UiGhvX64qk5NhWR4DSYExB6PmCGZjvw5.png)

è un'equazione polinomiale di grado 2.

**Osservazione**
L’equazione omogenea di una quadratica può essere pensata come una forma quadratica. 
La matrice associata ad essa è una matrice 4 x 4 simmetrica A tale che

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23u6Z4b1nXY2snhhjTur7mW6ryg4Gd9AYZsfb76Z4PT5rKvLhfaC7iEphHuvuwyTNKRZu.png)

**Definizione ulteriore**
Data una quadratica S con equazione omogenea

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/EoH5GGLQNU7URbZCgMStnyNYj4woUrduQN9hJmpboPeFZCJpq7oBpkizw6wHYYSuHvZ.png)

con la notazione della precedente osservazione, la matrice A è detta matrice associata alla quadratica S.

**Quadratiche degeneri**
Una quadratica con matrice associata A è detta degenere se il determinante di A è uguale a 0.

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wCbbruJVWoJ5afAF19dj74TyYVgvSPimAEgqgxEpKg2k3Ff4ooLzvWspkWjfXWUWDHH.png)

**Classificazione euclidea delle quadriche**
Una quadrica non degenere S con matrice associata A può essere rappresentata da una delle seguenti forme canoniche euclidee con una scelta opportuna del sistema di riferimento cartesiano.
Qui di seguito le loro rappresentazioni algebriche.

-ellissoide reale

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wCdaf1Cht8gWZ9wULKk3z9KPe8CFxx4mFPXrqZ5XZohgyS7wRAbC7xizkF1J89RcZp8.png)

-ellissoide immaginario

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wrCE9fRL585mdWXyiobgTXch6df9SLYjDCEtCChjh9P32vik7t9gxTdM5duzSPRTPQ6.png)

-iperboloide ellittico

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wrCJSmyNpHTMdKEAx925ktvvGGC6fwyfTtHe1PC5f1ePqtYaPce2XPnDCVP697TeQiA.png)

-iperboloide iperbolico

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/Eonrh9AkHY7yJWdeRRwC1BzekdsA9kEkjQePuvvuwk4QFBcQD2TnUBtYHiDXnLwLXiz.png)

-paraboloide ellittico

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/Eos7VXdiNyezxNrPomRSnVzTAA2SWdwAHFSVrntp13F8CPQTFrXDqbmJQZYQjkac3a7.png)

-paraboloide iperbolico

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23wN1foogV3qbfkNjquHyxKiCorYX2bxr2LvR4otSJ4BitETeHVYeWFEJ2RwUAfVGq8Lg.png)

***Conclusioni***
In geometria analitica, le quadriche sono superfici algebriche di secondo grado nello spazio tridimensionale (ℝ³), descritte da un'equazione generale scritta come segue:

![image.png](https://files.peakd.com/file/peakd-hive/stefano.massari/23xAy8JYSifPDHtakWwRKYYQaEorHvz96Q2KfLxJ1m5nEepuv4vr7PrdzafLVf4QN2Kzn.png)

***Domanda***
Secondo me, le quadriche sono un argomento poco diffuso nel mondo dello studio e sono una parte della geometria analitica abbastanza complessa, anche secondo voi è così oppure no? 


**THE END**






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