Ausstellung „Mathe? — Einfach schön!” Algebraische Flächen










Dokumentation
Eine Algebraische Fläche ist die Menge aller Nullstellen eines Polynoms . Die Parameter , und sind dabei reelle Zahlen. In den obigen Bildern ist ein Punkt mit den Koordinaten eingefärbt und damit sichtbar, wenn das zum Bild gehörige Polynom an dieser Stelle den Wert Null hat. Andere Funktionswerte lassen sich darstellen, indem das Polynom leicht verändert wird zu ; dessen Nullstellen sind identisch mit den -Stellen von . Die Farben deuten an, ob das Polynom in der Richtung, aus der man darauf schaut, steigt oder fällt; auf der Rückseite hat die Fläche an dieser Stelle gerade die andere Farbe.
Bild A vereinigt die beiden links stehenden Bilder, und Bild C vereinigt A und B: das definierende Polynom von C ist das Produkt der Polynome von A bzw. B. Bild D zeigt im wesentlichen den Schnitt der beiden Teile, aus denen Bild A zusammengesetzt ist: die sechs Ringe, die diesen Schnitt bilden, sind durch eine kleine Konstante c 'ausgewalzt', und zwecks besserer Optik ist das Bild vergrößert dargestellt.
Für die anderen Bilder braucht man Kenntnisse wie zum Beispiel Ebenengleichung (E) oder Kugel- und Torus-Gleichung (G). Bild F verwendet die Gleichungen von Kugel und Hyperboloid, während H einen verunglückten Abstecher in die 'hohe Mathematik' zeigt. Gesucht war eine Algebraische Fläche mit vielen 'Singularitäten' (Spitzen, Kanten), aber die gefundene Schoko-Kugel sieht doch auch ganz lecker aus, oder?
Die Bilder wurden erstellt unter Verwendung des Programms surfer, das Sie im Internet finden unter der Adresse https://www.imaginary.org/program/surfer.