切平面方程的法向量就是曲面在该点处的法向量,因此可以直接将该法向量作为法线方程的系数,然后将点代入即可得到法线方程。具体步骤如下:

  1. 求出切平面方程:设曲面方程为 $f(x,y,z)=0$,点 $P(x_0,y_0,z_0)$ 在曲面上,曲面在该点处的法向量为 $\vec{n}=(f_x(x_0,y_0,z_0),f_y(x_0,y_0,z_0),f_z(x_0,y_0,z_0))$,则切平面方程为:

$$f_x(x_0,y_0,z_0)(x-x_0)+f_y(x_0,y_0,z_0)(y-y_0)+f_z(x_0,y_0,z_0)(z-z_0)=0$$

  1. 求出法向量:根据切平面方程中的系数,可以得到法向量为 $\vec{n}=(f_x(x_0,y_0,z_0),f_y(x_0,y_0,z_0),f_z(x_0,y_0,z_0))$。

  2. 求出法线方程:将法向量 $\vec{n}$ 作为法线方程的系数,点 $P(x_0,y_0,z_0)$ 代入即可得到法线方程:

$$f_x(x_0,y_0,z_0)(x-x_0)+f_y(x_0,y_0,z_0)(y-y_0)+f_z(x_0,y_0,z_0)(z-z_0)=0$$

注意:在求切平面方程时,需要保证曲面在该点处的梯度向量 $\nabla f(x_0,y_0,z_0)$ 不为零,否则无法确定切平面方程


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