Si definisce quadrica ogni
superficie luogo di punti dello spazio le cui coordinate soddisfano unequazione di
secondo grado, in tre variabili. La sezione di una quadrica F con un piano p risulta
essere una conica G. Supposto p reale, si possono presentare 3 casi:
- G è totalmente immaginaria e p si dice esterno
- G è reale e non degenere p si dice secante
- G è degenere e allora p risulta tangente
I piani tangenti ad una
quadrica non degenere F sono tutti e soli quelli che tagliano la F secondo una conica
spezzata in due rette, necessariamente distinte. Se ne deduce che da ogni punto Q di una
quadrica escono due rette (distinte o coincidenti) che stanno sulla quadrica stessa. A
seconda che quelle due rette siano reali e distinte, o coincidenti, o immaginarie
coniugate, il punto Q si dice rispettivamente iperbolico, parabolico o ellittico.
Ora consideriamo la F reale e
non degenere e p immaginario. Si presentano i seguenti casi: la G è non degenere e
possiede due punti reali; la G è totalmente immaginaria non degenere; la G è spezzata in
2 rette distinte, ambedue immaginarie, oppure una reale e laltra immaginaria. Nel
terzo di questi casi p è ancora tangente all F, nei primi due può riguardarsi,
rispettivamente, come secante o esterno.
In generale tutti i punti
reali di una quadrica sono dello stesso tipo. Per questa proprietà le quadriche (reali)
vengono classificate in tre famiglie, a seconda della natura dei loro punti. I coni e i
cilindri appartengono alle quadriche a punti parabolici.. Le non degeneri si ripartiscono
in quadriche a punti ellittici o non rigate, e in quadriche a punti iperbolici o rigate.
Le quadriche a punti ellittici prendono il nome di ellissoidi, di iperboloidi a due falde
e di paraboloidi ellittici.
Se si taglia una quadrica F
con il piano allinfinito, si ottiene una sezione conica che indichiamo con C. A
seconda del loro modo di comportarsi rispetto al piano dellinfinito, le quadriche
offrono diverse caratteristiche che ne permettono una classificazione metrica.
C può dar luogo ai seguenti
casi:
- è totalmente immaginaria
- è reale e non degenere
- è degenere
Quando F è non degenere e C
è totalmente immaginaria, se F è immaginaria si ha un ellissoide immaginario,
altrimenti si ha lellissoide reale. Se C è reale e non degenere, alla
quadrica F si dà il nome di iperboloide, che può essere a punti iperbolici (iperboloide
iperbolico o ad una falda), o a punti ellittici (iperboloide ellittico o a due
falde).
Quando C è degenere e F è
non degenere, F risulta tangente al piano allinfinito. Se C è spezzata in 2 rette
reali e distinti, ottengo un paraboloide iperbolico o a sella; se invece C è
costituita da 2 rette immaginarie coniugate, ottengo il paraboloide ellittico.
Nel caso in cui C è
degenere, abbiamo un cilindro che può essere iperbolico, parabolico o
ellittico a seconda che la C è rispettivamente degenere in 2 rette reali distinte,
coincidenti o immaginarie.
Se F è degenere e la C è
reale e non degenere, abbiamo un cono reale; se la C è immaginaria si ottiene il cono
immaginario.