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常用的二次曲面方程及其图形


这些交线都是椭圆。
3) 再看这个曲面平行于 xoy 的平面 z= z1 ( z1 c )的交线
x 2 y 2 z12 1 a2 b2 c2
a2 c2
x2 (c2
z
2 1
)
b2 c2
y2 (c2
z12 )
1
z= z 1
4) 如果 a=b,那么方程变为:
x2 a2
y2 a2
z2 c2
1
x2 y2 a2
4、 双曲面
方程为: 单叶双曲面
x2 a2
y2 b2
z2 c2
1
1) 当 z=0 时,为过原点的圆,圆点在原点上。
x2 y2 1 a2 b2
2) 当用平行与 z=0 的平面 z= z1 截双曲面时,
x2 y2 z2 1 a2 b2 c2
Z= z1
x 2 y 2 1 z12
a2 b2
c2
-------------椭圆
3) 当 y=0 时,在 xoz 平面上为一双曲线
x2 z2 1 a2 c2
4) 当用平行 y=0 的平面 y= y1( y1 ≠±b)截得曲面为中心在 y 轴上的双曲线
x2 a2
z2 c2
1
y12 b2
双曲线知识回顾:
双曲线定义 图形
m MF1 MF2 2a2a F1F2
常用的二次曲面方程及其图形
旋转曲面:L 是 XOZ 平面内的一个曲面
p0
P
f (x, z) 0
y0
其方程是:
得到旋转面的方程为: f ( x2 y2 , z) 0
柱面: 是空间的一个曲线,直线 L 沿着 平行移动 所形成的曲面,叫做柱面, 称作柱面的准线,L 称作柱面的母线。
若准线的方程为 f ( x , y ) 0
a2
z2 c2
1Leabharlann 2、 抛物面方程为:
x 2 y 2 z (p 与 q 同号) 2 p 2q
取 p>0,q>0
1) 当 z=0 时,截得为原点 O,原点叫做抛物面的顶点
z= z 2) 当
1 平面截得曲面为圆点在 z 轴上的圆。
x2 y2 z 2 p 2q
z= z 1
x2 y2 1 2 pz 1 2 qz 1
3) 当 y=0 时,截得的为 xoz 平面上的抛物线 x2 2 pz
y 4) 当 y= 1 平面截得曲面为平行 xoz 平面的抛物线
x2 y2 z 2 p 2q
y= y1
x2 2 p(z y12 ) 2q
5) 当 p=q 时,
x 2 y 2 z 表 示 xoz 平 面 上 的 抛 物 线 2p 2p
2) 旋转,根据旋转曲面与平面方程(母线)的关系,列 出空间旋转曲面等式
3) 当 z 0 =z,带入平面曲线方程。
M0 (x0,0, z0 )
M(x,y,z)
x02 z02 1
a2
c2
x2 y 2 x0
x2 y2 带入平面曲线方程: a 2
z02 c2
1
x2 y2
当 z 0 =z 时,得到:
z2 c2
1
根据旋转曲面的知识:
-----------------------(2)
(2)式表示在 xoz 平面上的椭圆
x2 a2
z2 c2
1 围绕 z 轴的而行程的
旋转曲面,它与一般椭圆球不同之处在于,其用 z= z1 平面截得的平面为一个
圆点在 z 轴上的圆。
具体步骤:
1) 列出平面曲线(母线)方程,比如 f (x0, y0) 0
z0
当 母 线 方 向 向 量 是 {l , m, n} 时 , 柱 面 方 程 是
f (x l z, y m z) 0
n
n
x f (t)
若准线的方程是: : y h ( t ) ,母线的方向向量为
z g (t)
x f (t) lu {l , m, n}时,柱面方程是: : y h ( t ) m u
x 2 2 pz 围绕 z 轴而称的旋转曲面。
具体步骤:
M 1 (x1 ,0, z1 )
M (x, y, z)
1) x12 2 pz1
2)
x 2 y 2 x1
x 2 y 2 2 pz1
3) z1 =z 时,得到:
x2 y2 z 2p 2p
3、 双曲抛物面(鞍型曲面)
方程为:
x 2 y 2 z (p 与 q 同号) 2 p 2q
z g (t) nu
1、 椭圆球
x2 方程为: a 2
y2 b2
z2 c2
1
曲线为:
-------------------(1)
1)
由方程(1)可知
x2 a2
1,
y2 b2
1

z c
2 2
1,
2) 其与三个坐标平面的交线为:
x2 a2
y2 b2
1
z=0
x2 a2
z2 c2
1
y =0
y2 z2 1 b2 c2 x=0
( F1、F2 为定点, 为a常数)
标准方程
焦点坐标
a,b,c
x2 y2 1a 0,b 0
a2 b2
F1 c,0 F2 c,0
y2 a2
x2 b2
1a
0,b 0
F10, c F2 0,c
c2 a2 b2 c a 0,c b 0
双叶双曲面
x2 a2
y2 b2
z2 c2
1
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