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  • 空間曲線切線及法平面

    空間曲線切線及法平面
    若空間曲線的參數(shù)方程為x=a(t),y=b(t),z=c(t),t屬于[d,e],三個(gè)函數(shù)都在[d,e]上可導(dǎo),且三個(gè)導(dǎo)數(shù)不同時(shí)為零.現(xiàn)在要求曲線在其上的一點(diǎn)M(xo,yo,zo)處的切線及法平面方程.設(shè)與點(diǎn)m對應(yīng)的參數(shù)為to,記f(t)=(a(t),b(t),c(t)),由向量值函數(shù)的導(dǎo)向量的幾何意義知,向量T=f(to)=(a'(to),b'(to),c'(to))就是曲線在點(diǎn)m處的一個(gè)切向量,從而曲線在點(diǎn)M處的切線方程為(x-x0)/a'(to)=(y-yo)/b'(to)=(z-zo)/c'(to).通過點(diǎn)M且與切線垂直的平面稱為曲線在點(diǎn)M處的法平面,它通過點(diǎn)m(xo,yo,zo)且以T=f‘(to)為法向量的平面.因此法平面方程為a'(to)(x-xo)+b'(to)(y-yo)+c'(to)(z-zo)=0.我的問題是:(1)切線方程為什么是(x-x0)/a'(to)=(y-yo)/b'(to)=(z-zo)/c'(to);(2)(x-x0)/a'(to),(y-yo)/b'(to),(z-zo)/c'(to)分別表示什么意思,在圖形上代表什么;法平面方程為a'(to)(x-xo)+b'(to)(y-yo)+c'(to)(z-zo)=0為什么是這樣?
    數(shù)學(xué)人氣:463 ℃時(shí)間:2020-02-04 07:52:58
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)切線方程為什么是(x-x0)/a'(to)=(y-yo)/b'(to)=(z-zo)/c'(to)
    切向量=﹛a'(to),b'(to),c'(to)﹜.﹙x,y,z﹚是切線上←→﹛x-x0,y-y0,z-z0﹜∥﹛a'(to),b'(to),c'(to)﹜
    ∴切線方程是(x-x0)/a'(to)=(y-yo)/b'(to)=(z-zo)/c'(to)[平行向量的分量成比例.)(x-x0)/a'(to),(y-
    yo)/b'(to),(z-zo)/c'(to)都是這個(gè)比例的比值,在圖形上代表這兩個(gè)向量的比值]
    ﹙x,y,z﹚在法平面上←→﹛x-x0,y-y0,z-z0﹜⊥﹛a'(to),b'(to),c'(to)﹜
    ←→﹛x-x0,y-y0,z-z0﹜•﹛a'(to),b'(to),c'(to)﹜=0
    ←→a'(to)(x-xo)+b'(to)(y-yo)+c'(to)(z-zo)=0謝謝您的精辟解答。再問個(gè)小白問題,切向量={a'(to),b'(to),c'(to)}為什么會(huì)和{x-xo,y-yo,z-zo}平行呢?這里應(yīng)該有個(gè)邏輯,我沒有搞懂。謝謝您的解答。嚴(yán)格地說,這里不應(yīng)該叫平行,而是“共線”,即方向一致或者方向相反。所以分量成比例。請問他們?yōu)槭裁垂簿€呢?還是沒有想通。 另外,a'(to)在幾何上表示什么意義呢?設(shè)α,β,γ是切線與x軸,y軸,z軸的夾角。 則cosα=a'(to)/√[a'(to)²+b'(to)²+c'(to)²] cosβ=b'(to)/√[a'(to)²+b'(to)²+c'(to)²] cosγ=c'(to)/√[a'(to)²+b'(to)²+c'(to)²]
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