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文档简介

- 1 -,第四节 多元函数微分法在几何上的应用,一 空间曲线的切线与法平面 二 曲面的切平面与法线,- 2 -,一 空间曲线的切线与法平面,过点 M 与切线垂直的平面称为曲线在该点的法,位置.,空间光滑曲线在点 M 处的切线为此点处割线的极限,平面.,- 3 -,1. 曲线方程为参数方程的情况,如果(1)式中的三个函数均有连续导数.,且,则称此曲线为光滑曲线。,- 4 -,切线方程,切线的方向向量:,称为曲线的切向量 .,也是法平面的法向量,因此得法平面方程,- 5 -,说明: 若引进向量函数, 则 ,处的导向量,就是该点的切向量.,- 6 -,例1.,求圆柱螺旋线,对应点处的切线方程和法平面方程.,切线方程,法平面方程,即,即,解: 由于,对应的切向量为,在, 故,- 7 -,解,切线方程,法平面方程,,,在,处的切线和法平面方程.,例2 求曲线,- 8 -,2. 曲线为一般式的情况,光滑曲线,当,曲线上一点, 且有,时, 可表示为,处的切向量为,- 9 -,则在点,切线方程,法平面方程,有,或,- 10 -,也可表为,法平面方程,- 11 -,所求切线方程为,法平面方程为,- 12 -,例4,求曲线,平行于平面,的切线,方程。,解,设切点对应的参数为,则切向量为,由于所求切线平行于已知平面,,即,或,即,- 13 -,切点为,切向量为,切线方程为,或,- 14 -,曲线在M处的切向量,在曲面上任取一条通过定点,二 曲面的切平面与法线,且,则称该曲面为光滑曲面,的光滑曲线,- 15 -,切线方程为,下面证明:,此平面称为 在该点的切平面., 上过点 M 的任何曲线在该点的切线都,在同一平面上.,证:,在 上,得,- 16 -,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 .,曲面 在点 M 的切平面的法向量,- 17 -,法线方程,切平面方程,- 18 -,曲面在M 处的法向量即,垂直于曲面上切平面的向量称为曲面的法向量.,特殊地:空间曲面方程形为,曲面在M处的切平面方程为,曲面在M处的法线方程为,令,- 19 -,法向量,用,将,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,则法向量,向上,- 20 -,切平面上点的竖坐标的增量,因为曲面在M处的切平面方程为,- 21 -,解,切平面方程为,法线方程为,- 22 -,解,令,切平面方程,法线方程,- 23 -,解,设 为曲面上的切点,切平面方程为,依题意,切平面方程平行于已知平面,得,法向为,- 24 -,因为 是曲面上的切点,,所求切点为,满足方程,切平面方程(1),切平面方程(2),- 25

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