6-7几何中的应用.ppt

6-7几何中的应用
适用于年终总结/工作计划/述职报告/策划方案等
2020
二、曲面的切平面与法线
设 有光滑曲面
通过其上定点
对应点 M,
切线方程为
不全为0 .
则  在
且
点 M 的切向量为
任意6-7几何中的应用
适用于年终总结/工作计划/述职报告/策划方案等
2020
二、曲面的切平面与法线
设 有光滑曲面
通过其上定点
对应点 M,
切线方程为
不全为0 .
则  在
且
点 M 的切向量为
任意引一条光滑曲线
下面证明:
此平面称为  在该点的切平面.
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 上过点 M 的任何曲线在该点的切线都
在同一平面上.
(偏导数存在连续,不同时为零)
证:
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在  上,
得
令
由于曲线  的任意性 ,
表明这些切线都在以
为法向量
的平面上 ,
从而切平面存在 .
所有这些切线在这点处的切线和某个向量垂直
曲面  在点 M 的法向量
法线方程
切平面方程
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曲面
时,
则在点
故当函数
法线方程
令
特别, 当光滑曲面 的方程为显式
在点
有连续偏导数时,
切平面方程
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法向量
用
将
法向量的方向余弦：
表示法向量的方向角,
并假定法向量方向
分别记为
则
向上,
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例2. 求球面
在点(1 , 2 , 3) 处的切
平面及法线方程.
解:
所以球面在点 (1 , 2 , 3) 处有:
切平面方程
即
法线方程
法向量
令
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例3. 确定正数 使曲面
在点
解: 二曲面在 M 点的法向量分别为
二曲面在点 M 相切, 故
又点 M 在球面上,
于是有
相切.
与球面
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, 因此有
附1. 证明曲面
与定直线平行,
证: 曲面上任一点的法向量
取定直线的方向向量为
则
(定向量)
故结论成立 .
的所有切平面恒
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如圆柱,切平面的法向量是会变化的.
曲线为一般式的情况
光滑曲线
光滑曲线
当
曲线上一点
, 且有
时,  可表示为
处的切向量为
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*另外一种推导方法
则在点
切线方程
法平面方程
有
或
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也可表为
法平面方程
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例4. 求曲线
在点
M ( 1,–2, 1) 处的切线方程与法平面方程.
切线方程
解法1 令
则
即
切向量
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化为参数方程再求
法平面方程
即
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解法2. 方程组两边对 x 求导, 得
曲线在点 M(1,–2, 1) 处有:
切向量
解得
切线方程
即
法平面方程
即
点 M (1,–2, 1) 处的切向量
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三、等量面与等高线
了解
1. 空间曲线的切线与法平面
切线方程
法平面方程
1) 参数式情况.
空间光滑曲线
切向量
内容小结
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切线方程
法平面方程
空间光滑曲线
切向量
2) 一般式情况.
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空间光滑曲面
曲面  在点
法线方程
1) 隐式情况 .
的法向量
切平面方程
2. 曲面的切平面与法线
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空间光滑曲面
切平面方程
法线方程
2) 显式情况.
法线的方向余弦
法向量
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思考与练面
与椭球面
相切,
提示: 设切点为
则
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