曲面z=x2(1-siny)+y2(1-sinx)在点(1,0,1)处的切平面方程为( )。A. 2x+y-z-1=0B. 2x-y-z-1=0C. 2x-y+z-1=0D. 2x-y-z+1=0
A. 2x+y-z-1=0
B. 2x-y-z-1=0
C. 2x-y+z-1=0
D. 2x-y-z+1=0
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查曲面在某一点处切平面方程的求解方法,需要掌握显函数形式的曲面切平面公式,以及偏导数的计算。
解题核心思路:
- 确定切平面的一般公式:对于形如$z = f(x, y)$的曲面,切平面方程为:
$z = f(x_0, y_0) + f_x(x_0, y_0)(x - x_0) + f_y(x_0, y_0)(y - y_0)$ - 计算偏导数:分别求$f_x$和$f_y$,并在点$(1, 0)$处代入求值。
- 代入公式整理方程:将偏导数值和切点坐标代入公式,整理为标准形式。
破题关键点:
- 正确计算偏导数,注意对$x$和$y$求导时的变量处理。
- 代入点的坐标时,注意三角函数值(如$\sin 0 = 0$,$\cos 0 = 1$)的简化。
1. 计算偏导数$f_x$和$f_y$
原函数:$z = x^2(1 - \sin y) + y^2(1 - \sin x)$
求$f_x$:
对$x$求偏导,$y$视为常数:
$f_x = \frac{\partial}{\partial x} \left[ x^2(1 - \sin y) + y^2(1 - \sin x) \right] = 2x(1 - \sin y) - y^2 \cos x$
求$f_y$:
对$y$求偏导,$x$视为常数:
$f_y = \frac{\partial}{\partial y} \left[ x^2(1 - \sin y) + y^2(1 - \sin x) \right] = -x^2 \cos y + 2y(1 - \sin x)$
2. 代入点$(1, 0)$求偏导数值
$f_x(1, 0)$:
$f_x(1, 0) = 2 \cdot 1 \cdot (1 - \sin 0) - 0^2 \cdot \cos 1 = 2 \cdot 1 \cdot 1 - 0 = 2$
$f_y(1, 0)$:
$f_y(1, 0) = -1^2 \cdot \cos 0 + 2 \cdot 0 \cdot (1 - \sin 1) = -1 \cdot 1 + 0 = -1$
3. 代入切平面公式
已知切点$(1, 0, 1)$,代入公式:
$z = 1 + 2(x - 1) - 1 \cdot y$
展开整理:
$z = 2x - y - 1 \quad \Rightarrow \quad 2x - y - z - 1 = 0$