2025年解析几何:第六章 二次曲面(2)抛物面 二次锥面 柱面 一般二次曲面

解析几何:第六章 二次曲面(2)抛物面 二次锥面 柱面 一般二次曲面4 抛物面 1 椭圆抛物面 1 标准方程 2 基本元素 顶点 O 0 0 0 主轴 Z 轴 主平面 OYZ 平面 x 0 OZX 平面 y 0 3 当 a

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§4    抛物面

1.椭圆抛物面
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   1)标准方程

     

   2)基本元素

*顶点      O(0,0,0)

*主轴      Z

*主平面    OYZ平面:x=0OZX平面:y=0

    (3)当a=b时,椭圆抛物线面是由OZX平面上的抛物线Z轴旋转得到的

    4)平面与椭圆抛物面的交线

*平行于Z轴的平面与椭圆抛物面的交线是抛物线

*垂直于轴的平面z=k()与椭圆抛物线的交线是椭圆,特殊情况(k=0)为一点

2.双曲抛物面

   1)标准方程

   

   2)基本元素

*顶点      O(0,0,0)

*主轴      Z

*主平面    OYZ平面:x=0;OZX平面:y=0

   3)直纹面母线方程

双曲抛物面是直纹面,且通过曲面上每一点均有两条直母线。

双曲抛物面的两族直母线方程为:

          

§5 二次锥面与柱面

1.锥面的定义

Γ为平面π上一条曲线,Vπ外一点。当动点P沿着Γ运动时,直线VP(直线l 的轨迹称为以V为顶点,Γ为底线,l为母线的锥面(如右图)

锥面是直纹面。

2.椭圆锥面

(1)标准方程

(2)基本元素(如右图)

  • 顶点  O(0,0,0)
  • 主轴  Z
  • 准线Γ  

(3)当a=b时为旋转曲面

     当a=b,椭圆锥面为圆锥面,它是OZX平面上的直线Z轴旋转得到的。

(4)平面与椭圆锥面的交线

  • 平行于OXY的平面:z=k与椭圆锥面的交线是椭圆:

特别,平面Z=0与曲线交于原点O

  • 平行于OYZOZX的平面与椭圆锥面的交线是双曲线(k0)或一对交于O的直线(k=0

(5)椭圆锥面是双叶双曲面和单叶双曲面的渐近锥面

椭圆锥面:

双叶双曲面:

单叶双曲面:  (a,b,c>0)

  • 三个曲面与平面z=k的交线均为椭圆,当k时,三个椭圆无限接近,即三个曲面无限接近。
  • 通过Z轴的每个平面与双曲面的交线为一对共轭双曲线,与锥面的交线为两条直线,即是这对双曲线的渐近线。

3.柱面的定义

Γ是一空间曲线,l是一条固定的直线。与Γ相交而且与l平行的直线集合所构成的曲面称为柱面。称Γ为柱面的准线,柱面上与l平行的直线称为母线。

显然,柱面S与可视为l沿Γ平行运动而生成的曲面。

柱面是直纹面。

4.椭圆柱面,双曲柱面,抛物柱面

名称 图形 方程 准线与母线 与平面交线
椭圆

柱面

a=b时,为圆柱面:

x2+y2=a2

准线:

母线方向数:(0,0,1)

与平行于OXY平面z=k的交线都是椭圆:

 

双曲

柱面

准线:

母线方向数:(0,0,1)

与平行于OXY平面z=k的交线都是双曲线:

 

抛物

柱面

准线:

母线方向数:(0,0,1)

与平行于OXY平面z=k的交线都是抛物线:

 

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