题目
15. (5.0分) 半球面 z=sqrt(3-x^2)-y^(2) 和锥面 z=sqrt(2(x^2)+y^(2)) 的交线在 xoy 面上的投影是( ).A. 半径为1的圆B. 半径为1的圆盘C. 半径为 sqrt(3) 的圆D. 半径为 sqrt(3) 的圆盘
15. (5.0分) 半球面 $z=\sqrt{3-x^{2}-y^{2}}$ 和锥面 $z=\sqrt{2(x^{2}+y^{2})}$ 的交线在 $xoy$ 面上的投影是( ).
A. 半径为1的圆
B. 半径为1的圆盘
C. 半径为 $\sqrt{3}$ 的圆
D. 半径为 $\sqrt{3}$ 的圆盘
题目解答
答案
A. 半径为1的圆
解析
本题考查空间曲线在坐标面上的投影相关知识。解题的关键思路是先求出半球面和锥面交线的方程,然后通过消去$z$得到投影柱面方程,最后根据投影柱面方程确定交线在$xoy$面上的投影。
步骤一:联立半球面和锥面的方程
已知半球面方程为$z = \sqrt{3 - x^2 - y^2}$,锥面方程为$z = \sqrt{2(x^2 + y^2)}$,联立这两个方程可得交线方程:
$\begin{cases}z = \sqrt{3 - x^2 - y^2}\\z = \sqrt{2(x^2 + y^2)}\end{cases}$
步骤二:消去$z$得到投影柱面方程
因为两个方程都等于$z$,所以$\sqrt{3 - x^2 - y^2}=\sqrt{2(x^2 + y^2)}$。
两边同时平方可得:
$3 - x^2 - y^2 = 2(x^2 + y^2)$
移项可得:
$3 = 2(x^2 + y^2)+x^2 + y^2$
合并同类项可得:
$3 = 3(x^2 + y^2)$
两边同时除以$3$得:
$x^2 + y^2 = 1$
此方程即为交线关于$xoy$面的投影柱面方程,它表示一个以原点为圆心,半径为$1$的圆柱面。
步骤三:确定投影曲线
由于投影柱面与$xoy$面的交线就是交线在$xoy$面上的投影,而$xoy$面的方程为$z = 0$,所以交线在$xoy$面上的投影曲线方程为$\begin{cases}x^2 + y^2 = 1\\z = 0\end{cases}$,这表示一个半径为$1$的圆。