题目
求旋转抛物面 =(x)^2+(y)^2(0leqslant zleqslant 4) 在三坐标面上的投影.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查旋转抛物面在三个坐标面上的投影求解方法,需要理解投影的几何意义及联立方程消元的技巧。
解题核心思路:
- 投影定义:曲面在某个坐标面上的投影是曲面上所有点在该坐标面上的垂直“影子”,即消去第三个坐标变量后得到的区域。
- 联立方程消元:分别联立旋转抛物面方程与三个坐标面的方程(如$x=0$、$y=0$、$z=0$),消去对应变量,得到投影边界曲线,进而确定投影区域。
破题关键点:
- xOy面投影:消去$z$,得到$x^2 + y^2 \leq 4$,对应$z=0$的圆。
- yOz面投影:消去$x$,得到$z = y^2$与$z=4$围成的区域。
- xOz面投影:消去$y$,得到$z = x^2$与$z=4$围成的区域。
xOy面的投影
- 联立方程:旋转抛物面$z = x^2 + y^2$与xOy面$z=0$联立,消去$z$得$x^2 + y^2 = 0$,仅在原点处相交。
- 整体投影分析:由于$0 \leq z \leq 4$,当$z$从$0$到$4$时,$x^2 + y^2$的取值范围为$0 \leq x^2 + y^2 \leq 4$。
- 投影区域:所有满足$x^2 + y^2 \leq 4$的点在xOy面上的投影为半径为2的圆,对应$z=0$。
yOz面的投影
- 联立方程:旋转抛物面$z = x^2 + y^2$与yOz面$x=0$联立,消去$x$得$z = y^2$。
- 结合$z$范围:当$z=4$时,$y^2 = 4$,即$y = \pm 2$。
- 投影区域:由抛物线$z = y^2$和直线$z=4$围成的区域,$y \in [-2, 2]$,$z \in [y^2, 4]$。
xOz面的投影
- 联立方程:旋转抛物面$z = x^2 + y^2$与xOz面$y=0$联立,消去$y$得$z = x^2$。
- 结合$z$范围:当$z=4$时,$x^2 = 4$,即$x = \pm 2$。
- 投影区域:由抛物线$z = x^2$和直线$z=4$围成的区域,$x \in [-2, 2]$,$z \in [x^2, 4]$。