题目
20.求曲线vec(r)=vec(f)(t)=(t-sin t)vec(i)+(1-cos t)vec(j)+(4sin(t)/(2))vec(k)在与t_(0)=(pi)/(2)相应的点处的切线及法平面方程。
20.求曲线$\vec{r}=\vec{f}(t)=(t-\sin t)\vec{i}+(1-\cos t)\vec{j}+(4\sin\frac{t}{2})\vec{k}$在与$t_{0}=\frac{\pi}{2}$相应的点处的切线及法平面方程。
题目解答
答案
1. **求点的坐标**:
当 $t = \frac{\pi}{2}$ 时,
$x = \frac{\pi}{2} - \sin\frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{2} - 1$,
$y = 1 - \cos\frac{\pi}{2} = 1$,
$z = 4\sin\frac{\pi}{4} = 2\sqrt{2}$。
点为 $\left(\frac{\pi}{2} - 1, 1, 2\sqrt{2}\right)$。
2. **求切向量**:
$\vec{T} = \left(1 - \cos t, \sin t, 2\cos\frac{t}{2}\right)$,
当 $t = \frac{\pi}{2}$ 时,
$\vec{T} = (1, 1, \sqrt{2})$。
3. **切线方程**:
$\frac{x - \left(\frac{\pi}{2} - 1\right)}{1} = \frac{y - 1}{1} = \frac{z - 2\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$。
4. **法平面方程**:
$1 \cdot (x - \frac{\pi}{2} + 1) + 1 \cdot (y - 1) + \sqrt{2} \cdot (z - 2\sqrt{2}) = 0$,
化简得 $x + y + \sqrt{2}z = \frac{\pi}{2} + 4$。
**答案**:
切线方程:$\boxed{\frac{x - \left(\frac{\pi}{2} - 1\right)}{1} = \frac{y - 1}{1} = \frac{z - 2\sqrt{2}}{\sqrt{2}}}$
法平面方程:$\boxed{x + y + \sqrt{2}z = \frac{\pi}{2} + 4}$