柱面

日期: 2023-10-01 11:28 查看: 20 次更新导出Word

平行于定直线并沿定曲线 $C$ 移动的直线 $L$ 形成的轨迹叫做柱面 (见图 5-53). 其中定曲线 $C$ 称为柱面的准线，动直线 $L$ 称为柱面的母线.

![图片](/uploads/2022-12/image_20221230fec4fe1.png)

例如，在平面解析几何中，方程 $x^2+y^2=R^2$ 表示 $x O y$ 面上圆心在原点 $O$ 半径为 $R$ 的圆. 在 空间直角坐标系中，这方程不含坚坐标 $z$ ，即 无论空间点的坚坐标 $z$ 怎样，只要他的横坐标 $x$ 和纵坐标 $y$ 能满足这方程，那么这些点就在这 曲面上. 因此, 这个曲面可以看成是由平行于 $z$ 轴的直线 $l$ 沿 $x O y$ 面上的圆 $x^2+y^2=R^2$ 移动而 形成的. 所以在空间解析几何中， $x^2+y^2=R^2$ 表示圆柱面 (见图 5-54)，准线为 $x O y$ 平面上 的一个圆，母线是平行于 $z$ 轴的直线.

![图片](/uploads/2022-12/image_2022123061d2f17.png)

一般地，设有一柱面，准线是 $x O y$ 面上的曲线 $C$

$$
\left\{\begin{array}{c}
F(x, y)=0 \\
z=0
\end{array},\right.
$$

其母线平行于 $z$ 轴. 点 $M(x, y, z)$ 是柱面上任意 一点，过点 $M$ 作平行于 $z$ 轴的直线，交曲线 $C$ 于点 $M_1$. 显然点 $M_1$ 和 $M$ 有相同的横坐标和纵坐标 (见 图 5-53) . 由于点 $M_1(x, y, 0)$ 在曲线上，故它的坐 标满足的方程，即

$$
F(x, y)=0 \text {, }
$$

![图片](/uploads/2022-12/image_202212308202640.png)

$$
F(x, y)=0
$$

又 (2) 式与 $z$ 无关，所以 $M(x, y, z)$ 的坐标也满足 (2) 式.
此外，对于不在柱面的点，它在 $x O y$ 面上的垂足不在曲线 $C$ 上，故其坐标 不会满足 (2) 式.
因此 (2) 式就是母线平行于 $z$ 轴，准线为曲线 $C$ 的柱面方程.

类似地，母线平行于 $x$ 轴，准线为 $y O z$ 面上的曲线 (见图 5-55)

$$
\left\{\begin{array}{c}
G(y, z)=0 \\
x=0
\end{array}\right.
$$

的柱面方程为

$$
G(y, z)=0 .
$$

母线平行于 $y$ 轴，准线为 $z O x$ 面上的曲线

$$
\left\{\begin{array}{c}
H(x, z)=0 \\
y=0
\end{array}\right.
$$

的柱面方程为 $H(x, z)=0$.
![图片](/uploads/2022-12/image_20221230c06b5ad.png)
母线是平行于坐标轴的柱面的特点 方程中一般只出现两个坐标元素，方程 可以表示为
$F(x, y)=0$ 或 $G(y, z)=0$ 或 $H(z, x)=0$.
它们分别表示母线平行 $z$ 轴、 $x$ 轴和 $y$ 轴的柱面，这些方程也称为三元不完全 方程.
例如，方程 $\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1$ 表示母线平行于 $z$ 轴，准线为 $x O y$ 面上的椭圆周的椭 圆柱面 (见图 5-56)；方程 $y^2=2 p x$ 表示母线平行于 $z$ 轴，准线为 $x O y$ 面上的抛 物线的抛物柱面（见图 5-57）；

![图片](/uploads/2022-12/image_20221230bd1dbf2.png)
方程 $-\frac{x^2}{a^2}+\frac{z^2}{b^2}=1$ 表示母线平行于 $y$ 轴，准线为 $z O x$ 面上的双曲线的双曲柱
面 (见图 5-58).

![图片](/uploads/2022-12/image_202212301b74fff.png)

上一篇：旋转曲面

下一篇：新知识

知识库是科数网倾心打造的大型数学知识网站，欢迎各位老师、数学爱好者加入,联系微信 18155261033，制作不易，也欢迎赞助本站。