题目
[单选题] 过点(1,0,0)与(0,1,0)且与曲面z=x2+y2相切的平面方程为().A. z=0与x+y-z=1B. z=0与2x+2y-z=2C. y=x与x+y-z=1D. y=x与2x+2y-z=2
[单选题] 过点(1,0,0)与(0,1,0)且与曲面z=x2+y2相切的平面方程为().
A. z=0与x+y-z=1
B. z=0与2x+2y-z=2
C. y=x与x+y-z=1
D. y=x与2x+2y-z=2
题目解答
答案
B. z=0与2x+2y-z=2
解析
步骤 1:确定平面方程的一般形式
平面方程的一般形式为 Ax + By + Cz = D。由于平面过点(1,0,0)和(0,1,0),可以将这两个点代入平面方程,得到两个方程:
A(1) + B(0) + C(0) = D
A(0) + B(1) + C(0) = D
即 A = D 和 B = D。
步骤 2:确定平面与曲面相切的条件
平面与曲面相切意味着在切点处,平面的法向量与曲面的法向量相同。曲面z = x^2 + y^2的法向量为 (2x, 2y, -1)。设切点为 (x0, y0, z0),则平面的法向量为 (A, B, C)。因此,有:
A = 2x0
B = 2y0
C = -1
由于 A = D 和 B = D,可以得到 D = 2x0 = 2y0。因此,平面方程可以写为 2x0x + 2y0y - z = 2x0^2 + 2y0^2。
步骤 3:确定切点
由于切点在曲面上,有 z0 = x0^2 + y0^2。将 z0 代入平面方程,得到:
2x0x + 2y0y - (x0^2 + y0^2) = 2x0^2 + 2y0^2
化简得到:
2x0x + 2y0y - 3(x0^2 + y0^2) = 0
由于平面过点(1,0,0)和(0,1,0),可以将这两个点代入上式,得到:
2x0(1) + 2y0(0) - 3(x0^2 + y0^2) = 0
2x0(0) + 2y0(1) - 3(x0^2 + y0^2) = 0
即 2x0 - 3(x0^2 + y0^2) = 0 和 2y0 - 3(x0^2 + y0^2) = 0。解得 x0 = 0 或 y0 = 0。因此,切点为 (0,0,0) 或 (1,1,2)。
步骤 4:确定平面方程
当切点为 (0,0,0) 时,平面方程为 z = 0。当切点为 (1,1,2) 时,平面方程为 2x + 2y - z = 2。
平面方程的一般形式为 Ax + By + Cz = D。由于平面过点(1,0,0)和(0,1,0),可以将这两个点代入平面方程,得到两个方程:
A(1) + B(0) + C(0) = D
A(0) + B(1) + C(0) = D
即 A = D 和 B = D。
步骤 2:确定平面与曲面相切的条件
平面与曲面相切意味着在切点处,平面的法向量与曲面的法向量相同。曲面z = x^2 + y^2的法向量为 (2x, 2y, -1)。设切点为 (x0, y0, z0),则平面的法向量为 (A, B, C)。因此,有:
A = 2x0
B = 2y0
C = -1
由于 A = D 和 B = D,可以得到 D = 2x0 = 2y0。因此,平面方程可以写为 2x0x + 2y0y - z = 2x0^2 + 2y0^2。
步骤 3:确定切点
由于切点在曲面上,有 z0 = x0^2 + y0^2。将 z0 代入平面方程,得到:
2x0x + 2y0y - (x0^2 + y0^2) = 2x0^2 + 2y0^2
化简得到:
2x0x + 2y0y - 3(x0^2 + y0^2) = 0
由于平面过点(1,0,0)和(0,1,0),可以将这两个点代入上式,得到:
2x0(1) + 2y0(0) - 3(x0^2 + y0^2) = 0
2x0(0) + 2y0(1) - 3(x0^2 + y0^2) = 0
即 2x0 - 3(x0^2 + y0^2) = 0 和 2y0 - 3(x0^2 + y0^2) = 0。解得 x0 = 0 或 y0 = 0。因此,切点为 (0,0,0) 或 (1,1,2)。
步骤 4:确定平面方程
当切点为 (0,0,0) 时,平面方程为 z = 0。当切点为 (1,1,2) 时,平面方程为 2x + 2y - z = 2。