1.几种常用曲面
含有的一个等式或表示空间的曲面,在这里只考虑几种简单的曲面。
C是面内的定曲线,柱面投影L是平行于轴的直线,动直线L沿定曲线C移动形成的曲面叫做母线平行于轴的柱面,其方程为。类似,母线平行于轴的柱面方程为;母线平行于轴的柱面方程为。 例如:是准线在面内,母线平行于轴的抛物柱面;是准线在面内,母线平行于轴的双曲柱面。
【例题1-12】在三维空间中方程所代表的图形是:
(A)母线平行轴的双曲柱面 (B)母线平行轴的双曲柱面
(C)母线平行轴的双曲柱面 (D)双曲线
解:由于方程中缺变量,故是母线平行轴的双曲柱面,应选(A)。
平面曲线绕其平面上一定直线旋转一周所成的曲面叫旋转曲面,定直线叫旋转曲面的轴。
设面内曲线C的方程为,该曲线绕轴旋转一周所成的旋转曲面方程
;绕轴旋转一周所成的旋转曲面方程为 。
【例题1-13】坐标面上的曲线绕轴旋转一周所生成的旋转曲面方程是:
A. B.
C. D.
解析:由于曲线是绕轴旋转,故旋转曲面的方程只需将中的换成则可,故得。答案:A
【例题1-14】方程,表示:
(A)旋转双曲面 (B)双叶双曲面
(C)双曲柱面 (D)锥面
解析:这是双曲线(或)绕旋转所生成的旋转双曲面。
答案:A
(3)常用二次曲面
1)椭圆锥面: 标准方程为
2)椭球面:标准方程为
3)单叶双曲面:标准方程为,如果,就是旋转双曲面。
4)双叶双曲面:标准方程为,如果,就是旋转双曲面。
5)椭圆抛物面:标准方程为(和同号),如果,就是旋转抛物面。
6)双曲抛物面:标准方程为(和同号),也叫马鞍面。
【例题1-15】下列方程中代表锥面的是:
(A) (B)
(C) (D)
解: 由二次曲面的标准方程知,,代表椭圆锥面;而表单叶双曲面, 表双叶双曲面, 表椭球面,故应选(A).
【例题1-16】在空间直角坐标系中,方程所表示的图形是:
(A)圆锥面 (B)圆柱面
(C)球面 (D)旋转抛物面
提示: 移项得,这是旋转抛物面。
答案:D
2.空间曲线在坐标面上的投影
(1)空间曲线是两个曲面的交,所以空间曲线的一般方程为
(2)空间曲线在坐标面上投影的概念
经过空间曲线C,且垂直于面柱面,称为曲线C在面的投影柱面,投影柱面与面的交线,就是空间曲线C在面的投影。
(3)空间曲线在坐标面上投影的方程
设空间曲线C的一般方程为
消去方程组中的变量,得到方程,显然这是一个母线平行于轴的柱面,又曲线C在该柱面上,故是曲线C在面的投影柱面,因而曲线C在面的投影方程为:
类似,从方程组中消去变量,得到方程,曲线C在面的投影方程为:
同理,可得曲线C在面的投影方程。
【例题1-17】曲线与平面的交线在平面上的投影方程是:
(A) ; (B) ;
(C) ; (D)
解析:联立和消去,得投影柱面方程,。
答案:A