§4.7 单叶双曲面与双曲抛物面的直母线

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§4.7单叶双曲面与双曲抛物面的直母线

一、直纹曲面:
柱面和锥面都可以由一族直线所构成.由一族直线所构成的曲面叫做直纹面,而构成曲面的那族直线叫做这个曲面的一族直母线.柱面与锥面都是直纹面.
二、直母线:
1单叶双曲面
+

1是直纹面,它有两族直母线,它们的方程分别为
(,为参数,且不全为零

(,为参数,且不全为零
:此处是把y项移到右边而得到的直母线方程;同样也可把x项移到右边得到另一组直母线方程,两组直母线方程的表达形式可能不一样,但其方向矢量是平行的,把它们化为标准方程后会发现它们表示同一组直母线.双曲抛物面情况类似.
2.双曲抛物面

2z也是直纹面,也有两族直母线,方程分别为
(为参数(为参数

3.单叶双曲面上两族直母线的大概分布情况如图4-16.


4.双曲抛物面上两族直母线的大概分布情况如图4-17.
三、性质
1.单叶双曲面上异族的任意两条直母线必共面,而双曲抛物面上异族的任意两条直母线必相交.
2.单叶双曲面或双曲抛物面上同族的任意两条直母线总是异面直线,而且双曲抛物面同族的全体直母线平行于同一平面.
3.对于单叶双曲面和双曲抛物面上的每一点,两族直母线中各有一条通过这一点.
1.试求单叶双曲面:单叶双曲面
+
+
2
z1上通过点(2,3,1的直母线.
2
z1的两族直母线方程为

将点(2,3,1代入上面的两组方程,求得0:1:1,代入直母线族的方程,得过(2,3,1的两条直母线为





2.求在双曲抛物面z上平行于平面3x+2y4z0的直母线.:设双曲抛物面的一族直母线中与已知平面平行的直母线为

它的方向矢量为{
,
,
},由已知条件有
0,
3×+2×+(4×
解得u0,从而求得满足条件的直母线为

同理可得另一族直母线中满足条件的直母线为


3.试证单叶双曲面


1的任意一条直母线在xOy坐标面上的射影,
一定是其腰椭圆的切线.
证明:只须对u族直母线情形证明成立即可.u族直母线中一条直线l的方程为
l
lxOy坐标面上的射影直线l可以看成是直线lxOy坐标面上的射影柱面与xOy
面的交线

现只须证明l与单叶双曲面的腰椭圆只交于一点即可,从而l与腰椭圆相切.事实上由上式有

l
代入腰椭圆方程



该式左端是一个完全平方式,故方程只有一组解,l与腰椭圆只有一个交点.
4.求与两直线相交,而且与平面2x3y5
0平行的直线的轨迹.
:设满足条件的直线l的方向矢量为{X,Y,Z},P(x,y,zl上任意一点,l与两已知直线相交,故有
0,

0.
即有
(y2z2X(3zx3Y(2x3y12Z0,(2y2z8X(2x+3z12Y(2x3y+24Z0.
l与已知平面平行,从而2X+3Y0,由于X,Y,Z不全为零,由以上三式得
0,
化简整理得

这是一双曲抛物面.
5.求与下列三条直线
z.

都共面的直线所构成的曲面.
:{X,Y,Z}是满足条件的直线l的方向矢量,P(x,y,zl上任意一点,l与已知三直线都共面,故有
0,

0,0.
由于X,Y,Z不全为零,从而有

0,
化简整理得
x2+y2z21.
这是一单叶双曲面.

作业题
1.试求双曲抛物面2z在点(4,0,2的直母线方程.2.求通过直纹曲面zxy上点(1,1,1的直母线方程.

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/32d4fec0195f312b3169a5db.html

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