当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第二章 多元函数微分学应用 > 第一节 多元函数微分学的几何应用 > 曲面的切平面与法线(之二)
好 在这一节我们介绍一下
如果曲面的方程是显式方程
我们怎么样求它的切平面和法线方程
也就是在显式方程时
求切平面和求法线
所谓显式方程指的就是说
如果曲面的方程就是z=f(x,y)
我们加的条件 光滑这个时候指的是
f(x,y)是一个
具有一阶连续偏导数的二元函数
就是这是加的光滑条件
因为我们已经给出了一般方程形式下
怎么样求曲面在相应点的
法向量的计算公式
那我们把这个曲面的显式方程可以
理解成一般方程形式
也就是z减掉f(x,y)等于零
那么与一般方程形式比较
我们可以这样看一下
我就记大F(x,y,z)就等于
z减掉小f(x,y)
那么我们得到的
法向量计算公式应该是这样说的
它关于x的偏导数做第一个分量
实际上也就是
负的小f关于x的偏导数做第一个分量
在(x,y)那点取值
大F关于y的一阶偏导数做第二个分量
也就是小f关于y的偏导数的负值
做第二个分量
大F关于z的偏导数做第三个分量
实际上 它关于z的偏导数就是一
这样我们就直接利用它的显式方程
得到了这张曲面在相应点的法向量
我们自然可以利用法向量
再考虑上切点 写出它的切平面方程
比如说我们假设考虑的是
x0 y0这时候z0应该就是f在(x0,y0)处的值
切点是这点
那么我们的切平面方程就是这样写的
就是 第一个负的偏f偏x
(x0,y0)这点的值
乘上括号里面x减x0
再减掉偏f偏y在(x0,y0)这点的值
再乘上y减y0
再加上一乘上括号里面z减z0等于零
这就是切平面方程
(x,y,z)表示的是
切平面上任一点的坐标
法线方程也就是
x减x0比上负的
偏f偏x在(x0,y0)这点的值
等于y减y0比上负的
偏f偏y在(x0,y0)这点的值
等于z减z0比上一
这个(x,y,z)表示的是
法线上任一点的坐标
所以说在显式方程形式下
无论它的切平面方程还是法线方程
我们都得到了简单的计算公式
好 有了这个计算公式之后
请大家看一下我们这个等式
这个等式我们给它变变形
是不是可以写成这样
z减z0应该就等于偏f偏x (x0,y0)
然后这个可以用Δx来表示
再加上偏f偏y (x0,y0)
这个差我们表示成Δy
那大家会不会对这个等式的右边
觉得有点眼熟
实际上在介绍二元函数
全微分的计算公式时
我们知道
对自变量的改变量做线性组合
而组合系数是
函数在相应点的偏导数值的时候
这个表达式不是别的
应该就是这个二元函数
在这一点的全微分
那我们知道说这个差等于全微分
这个差指的是什么
这个差指的是
切平面上两点间的竖坐标的差
换句话说
我们全微分表示的 从几何上讲
应该是曲面在相应点的
切平面上的竖坐标差
那要是在代数上讲 也就是说
我们用它在这点切平面上竖坐标的差
近似了函数在这一点的
函数值的改变量
所以说全微分实际上做的是
线性近似
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
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-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
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--偏导数的几何意义
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-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
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--全微分的概念
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--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
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--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
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--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
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--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
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-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
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--极值点的判别法
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-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
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--二重重积分引入
--二重积分定义
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-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
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--极坐标系
--一般坐标系
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--三重积分的引入
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--三重积分的性质
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--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
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-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
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--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
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-第四章 向量分析--第二节 练习题
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-第四章 向量分析--第三节 练习题
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--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
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--势函数及其计算
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-第四章 向量分析--第五节 练习题
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--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
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--欧拉方程
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