题目
求旋转曲面=(x)^2+(y)^2在点=(x)^2+(y)^2处的法线方程A.=(x)^2+(y)^2B.=(x)^2+(y)^2C.=(x)^2+(y)^2D.=(x)^2+(y)^2
求旋转曲面
在点
处的法线方程
A.
B.
C.
D.
题目解答
答案
B. $\dfrac {x-1}{2}=\dfrac {y+2}{-4}=\dfrac {z-5}{-1}$
解析
本题考查旋转曲面的法线方程的求解,解题的关键在于先求出曲面在给定点处的法向量,再利用点向式方程得到法线方程。
- 构造函数:
设$F(x,y,z)=x^{2}+y^{2}-z$,这样原旋转曲面方程$z = x^{2}+y^{2}$就可以表示为$F(x,y,z)=0$的形式。 - 求偏导数:
- 对$F(x,y,z)$关于$x$求偏导数,根据求导公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,可得$F_{x}=\frac{\partial F}{\partial x}=2x$。
- 对$F(x,y,z)$关于$y$求偏导数,同理可得$F_{y}=\frac{\partial F}{\partial y}=2y$。
- 对$F(x,y,z)$关于$z$求偏导数,可得$F_{z}=\frac{\partial F}{\partial z}=-1$。
- 求法向量:
将点$(1,-2,5)$代入偏导数中,得到该点处的法向量$\vec{n}$的坐标。- $F_{x}(1,-2,5)=2\times1 = 2$。
- $F_{y}(1,-2,5)=2\times(-2)= - 4$。
- $F_{z}(1,-2,5)= - 1$。
所以,曲面在点$(1,-2,5)$处的法向量$\vec{n}=(2,-4,-1)$。
- 求法线方程:
根据空间直线的点向式方程$\frac{x - x_0}{m}=\frac{y - y_0}{n}=\frac{z - z_0}{p}$(其中$(x_0,y_0,z_0)$为直线上一点,$(m,n,p)$为直线的方向向量),已知点$(1,-2,5)$和法向量$\vec{n}=(2,-4,-1)$,可得旋转曲面在点$(1,-2,5)$处的法线方程为$\frac{x - 1}{2}=\frac{y + 2}{-4}=\frac{z - 5}{-1}$。