题目
求球面x^2+y^2+z^2=14在点(1,2,3)处的切平面及法线方程
求球面$$x^2+y^2+z^2=14$$在点$$(1,2,3)$$处的切平面及法线方程
题目解答
答案

解析
步骤 1:定义函数
定义函数 $F(x,y,z) = x^2 + y^2 + z^2 - 14$,该函数表示球面的方程。
步骤 2:计算偏导数
计算函数 $F(x,y,z)$ 对 $x$、$y$、$z$ 的偏导数,得到:
$${F}_{x}(x,y,z) = 2x$$
$${F}_{y}(x,y,z) = 2y$$
$${F}_{z}(x,y,z) = 2z$$
步骤 3:计算偏导数在点 $(1,2,3)$ 处的值
将点 $(1,2,3)$ 代入偏导数中,得到:
$${F}_{x}(1,2,3) = 2$$
$${F}_{y}(1,2,3) = 4$$
$${F}_{z}(1,2,3) = 6$$
步骤 4:确定切平面的法向量
由步骤 3 可知,点 $(1,2,3)$ 处的法向量为 $n = (2,4,6)$。
步骤 5:计算切平面方程
根据法向量 $n = (2,4,6)$ 和点 $(1,2,3)$,可以得到切平面方程为:
$$2(x-1) + 4(y-2) + 6(z-3) = 0$$
化简得到:
$$x + 2y + 3z - 14 = 0$$
步骤 6:计算法线方程
根据法向量 $n = (2,4,6)$ 和点 $(1,2,3)$,可以得到法线方程为:
$$\dfrac{x-1}{1} = \dfrac{y-2}{2} = \dfrac{z-3}{3}$$
化简得到:
$$\dfrac{x}{1} = \dfrac{y}{2} = \dfrac{z}{3}$$
定义函数 $F(x,y,z) = x^2 + y^2 + z^2 - 14$,该函数表示球面的方程。
步骤 2:计算偏导数
计算函数 $F(x,y,z)$ 对 $x$、$y$、$z$ 的偏导数,得到:
$${F}_{x}(x,y,z) = 2x$$
$${F}_{y}(x,y,z) = 2y$$
$${F}_{z}(x,y,z) = 2z$$
步骤 3:计算偏导数在点 $(1,2,3)$ 处的值
将点 $(1,2,3)$ 代入偏导数中,得到:
$${F}_{x}(1,2,3) = 2$$
$${F}_{y}(1,2,3) = 4$$
$${F}_{z}(1,2,3) = 6$$
步骤 4:确定切平面的法向量
由步骤 3 可知,点 $(1,2,3)$ 处的法向量为 $n = (2,4,6)$。
步骤 5:计算切平面方程
根据法向量 $n = (2,4,6)$ 和点 $(1,2,3)$,可以得到切平面方程为:
$$2(x-1) + 4(y-2) + 6(z-3) = 0$$
化简得到:
$$x + 2y + 3z - 14 = 0$$
步骤 6:计算法线方程
根据法向量 $n = (2,4,6)$ 和点 $(1,2,3)$,可以得到法线方程为:
$$\dfrac{x-1}{1} = \dfrac{y-2}{2} = \dfrac{z-3}{3}$$
化简得到:
$$\dfrac{x}{1} = \dfrac{y}{2} = \dfrac{z}{3}$$