ผิวกำลังสอง

ผิวกำลังสอง หรือ ควอดริก () ในทางคณิตศาสตร์ หมายถึง ผิว (hypersurface) ใน D มิติ ซึ่งกำหนดโดยคำตอบหรือทางเดินรากของสมการพหุนามกำลังสอง (quadratic polynomial) ถ้าเราพิจารณาพิกัด  ผิวกำลังสองถูกกำหนดด้วยสมการพีชคณิตดังต่อไปนี้

โดย Q คือ เมทริกซ์ มิติ D+1 และ P คือ เวกเตอร์ มิติ D+1 และ R คือ ค่าคงที่  ค่าของ Q, P และ R มักกำหนดเป็นจำนวนจริงหรือจำนวนเชิงซ้อน แต่อาจเป็นค่าฟีลด์ใด ๆ  โดยทั่วไปแล้วคำตอบหรือทางเดินรากของกลุ่มของพหุนามนั้นเรียกว่าประเภทเชิงพีชคณิต (algebraic variety) ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของเรขาคณิตเชิงพีชคณิต (algebraic geometry) ควอดริกนั้นเป็นประเภทหนึ่งของประเภทเชิงพีชคณิต และประเภทของภาพฉายนั้นจะสมสัณฐานกับการตัดกันของควอดริก

สมการบรรทัดฐานของผิวกำลังสองใน 3 มิติ และมีจุดศูนย์กลางที่ (0,0,0) คือ

โดยการย้ายตำแหน่งและหมุนรูปผิวกำลังสองทุกรูป สามารถแปลงให้อยู่ในรูปบรรทัดฐานได้ ในปริภูมิแบบยุคลิดสามมิติ ผิวกำลังสองนี้จะมีรูปบรรทัดฐาน 16 รูป โดยมีรูปแบบที่น่าสนใจดังต่อไปนี้:
ทรงรี  ทรงคล้ายทรงกลม (กรณีพิเศษของ ทรงรี)     ทรงกลม (กรณีพิเศษของทรงคล้างทรงกลม)  ทรงพาราโบลาเชิงวงรี  ทรงพาราโบลาเชิงวงกลม ทรงพาราโบลาเชิงไฮเพอร์โบลา ทรงไฮเพอร์โบลาชิ้นเดี่ยว ทรงไฮเพอร์โบลาสองชิ้น ทรงกรวย ทรงกระบอกเชิงวงรี  ทรงกระบอกเชิงวงกลม ทรงกระบอกเชิงไฮเพอร์โบลา ทรงกระบอกเชิงไฮพาราโบลา 

 ภาคขยายของผิวกำลังสอง 
นอกเหนือจากรูปแบบผิวกำลังสองมาตรฐานที่ได้กล่าวถึงไปแล้ว ยังมีการดัดแปลงรูปแบบของสมการพื้นผิวดังกล่าวเพื่อใช้ในการแทนรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนขึ้น เช่น ซุปเปอร์ควอดริก และไฮเปอร์ควอดริก

 ซุปเปอร์ควอดริก 
สมการบรรทัดฐานของซุปเปอร์ควอดริกที่มีจุดศูนย์กลางที่ (0,0,0) คือ

หรือ ในรูป
{|
|-
| 
|
|-
| 
|
|-
| 
|
|}
โดย  และ 

สิ่งที่ซุปเปอร์ควอดริกแตกต่างไปจากผิวกำลังสองคือ เลขยกกำลัง   โดยที่ค่า  และ  นั้นมีผลต่อรูปร่างในแนวนอน ส่วน  นั้นผลต่อรูปร่างในแนวตั้ง ดังแสดงในรูปด้านล่าง

 100px100px100px100px 100px100px100px100px 100px100px100px100px 100px100px100px100px 100px100px100px100px 100px100px100px100px100px

 ไฮเปอร์ควอดริก 
ไฮเปอร์ควอดริกเป็นส่วนที่ขยายต่อจากซุปเปอร์ควอดริกให้มีความสามารถในการจำลองผิวที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น โดยซุปเปอร์ควอดริกนั้นเป็นเพียงกรณีพิเศษของไฮเปอร์ควอดริก ไฮเปอร์ควอดริกนั้นสามารถเขียนในรูปสมการทางคณิตศาสตร์ดังต่อไปนี้

โดย

และ   

150px150px150px

นอกเหนือจากรูปแบบของไฮเปอร์ควอดริกข้างต้น แล้วก็ยังมีการพัฒนาเพิ่มเติมความซับซ้อนของรูปร่างไฮเปอร์ควอดริก เรียกว่า "คอมโพสิทไฮเปอร์ควอดริก" หรือ "ไฮบริดไฮเปอร์ควอดริก" โดยส่วนที่เพิ่มอาจอยู่ในรูปพหุนามของเลขชี้กำลัง

พจน์ที่เพิ่มเข้ามา มีผลในการปรับแต่งรูปทรงของผิวเฉพาะที่ เช่นใช้ในการเพิ่มหลุมหรือรอยบุ๋ม ดังแสดงในภาพด้านล่าง

150px150px150px150pxไฮเปอร์ควอดริก ภาพคอมโพสิทไฮเปอร์ควอดริก โดยการเพิ่มพจน์ของเลขยกกำลัง 1 พจน์

หมวดหมู่:เรขาคณิต 
หมวดหมู่:พื้นผิว