题目
6.将zOx坐标面上的圆x^2+z^2=9绕z轴旋转一周,求所生成的旋转曲面的方程.
6.将zOx坐标面上的圆$x^{2}+z^{2}=9$绕z轴旋转一周,求所生成的旋转曲面的方程.
题目解答
答案
为了找到由将 $zOx$ 坐标面上的圆 $x^2 + z^2 = 9$ 绕 $z$ 轴旋转一周所生成的旋转曲面的方程,我们可以按照以下步骤进行:
1. **理解初始圆**:给定的圆 $x^2 + z^2 = 9$ 位于 $zOx$ 平面,其圆心位于原点 $(0, 0, 0)$,半径为 $3$。
2. **旋转绕 $z$ 轴**:当这个圆绕 $z$ 轴旋转时,圆上的每个点将描绘出一个垂直于 $z$ 轴的圆。这意味着在任何给定的 $z$ 高度,旋转曲面上的点将形成一个半径等于原圆在该 $z$ 值的 $x$ 坐标的圆。
3. **在三维中表达半径**:在 $zOx$ 平面上,给定 $z$ 的半径是 $\sqrt{9 - z^2}$。当这个圆绕 $z$ 轴旋转时,该高度 $z$ 处的圆的半径将与 $xy$ 平面上的点 $(x, y)$ 的径向距离相同,即 $\sqrt{x^2 + y^2}$。
4. **建立方程**:由于旋转曲面上任何点 $(x, y, z)$ 的径向距离 $\sqrt{x^2 + y^2}$ 等于原圆在该 $z$ 值的 $x$ 坐标,我们可以将 $\sqrt{x^2 + y^2}$ 代入原圆方程中 $x$ 的位置。这给我们:
\[
(\sqrt{x^2 + y^2})^2 + z^2 = 9
\]
5. **简化方程**:简化左侧,我们得到:
\[
x^2 + y^2 + z^2 = 9
\]
因此,由将 $zOx$ 坐标面上的圆 $x^2 + z^2 = 9$ 绕 $z$ 轴旋转一周所生成的旋转曲面的方程是:
\[
\boxed{x^2 + y^2 + z^2 = 9}
\]
这个方程表示一个中心位于原点,半径为 $3$ 的球体。