平面, 直线和曲线表达式

平面的五种表达式

  • 一般式 {}
  • 点法式 {}, 为垂直于平面的法向量
  • 三点式 {} 不共线的三点
  • 截距式 {}平面过 三点
  • 平面束平面束方程:设 不成比例,则
    的平面束方程为
    {} 不含

直线的四种表达式

  • 一般式 {}其中 不平行于
  • 点向式 {} 直线的方向向量为
  • 参数式 {} 为直线上的已知点, 为参数直线的方向向量为
  • 两点式 { 直线过不同的两点

Q: 直线一般式定义的几何意义
其中 不平行于
A: 两个面的交线为要表示的直线
引入参数

Q: 如何将直线一般式方程
其中 不平行于
转换为平面束方程
A: 引入一个参数

Q: 直线 使用一般式 定义
求直线 的向量
A: 直线 向量 垂直于这两个平面的法向量
使用雅克比行列式求得

空间曲线三种表达式

  • 一般式 {}
  • 参数式 {}
  • 坐标投影式

Q: 空间曲线一般式的几何背景
A: 两个曲面的交线

空间曲面的四种表达式

  • 曲面方程 {}
  • 二次曲面各种带有二次项的曲面
  • 柱面动直线沿着指定曲线平行移动形成的曲面
  • 旋转曲面曲线 绕着某条直线旋转一周形成的曲面

{}

{}

{}

混合积
几何意义为 三个向量张成的平行六面体体积
一般用于判断 三个向量是否共面
{} 向量{共面}

点到点向式直线的距离
到直线 的距离
{}={}

用张成的平行四边形的面积再除以底边 , 得到高

点到一般式平面的距离
, 到平面 的距离

{}={}

Q: 直线 为一般表达式
面为一般表达式
求直线在面上的投影的方程

A: 将直线 的一般方程转化为过 的平面束方程
在平面束方程中找到垂直于 的那个平面
将两个平面方程连立得到投影方程

Q: 旋转曲面求解
A: 对于旋转曲面的题目很难说有通解
只能自己寻找几何关系求解

空间曲线

空间曲线参数方程 在点 的切线方程与法平面求解
{}
切线方程点法式
法平面方程点法式

空间曲线一般方程 的切线方程与法平面求解
{}

空间曲面

空间曲面隐式方程 在点 的切线平面与法线求解
{}

Q: 空间曲面显式方程 在点 的法向量, 法线与切线平面求解
A: 法向量:
法线:
切平面方程:

空间曲面显式方程 在点 的法向量:
值的正负性, 表明 的方向
正值法向量{c2: 向上}
负值法向量{c2: 向下}