解析几何ppt第4章二次曲面的总结
二次曲面公式总结
二次曲面公式总结在数学中，二次曲面是指由二次多项式方程描述的曲面。
它们具有广泛的应用领域，包括几何、物理学和工程学等。
本文将从圆锥曲线、圆柱曲面和二次曲面三个方面来总结二次曲面的公式和特点。
圆锥曲线圆锥曲线是由一个圆锥和一个平面相交得到的曲线。
当平面垂直于圆锥对称轴时，圆锥曲线成为圆。
当平面与圆锥对称轴的夹角小于圆锥侧面的开口角时，圆锥曲线成为椭圆。
当平面与圆锥对称轴的夹角等于圆锥侧面的开口角时，圆锥曲线成为双曲线。
当平面与圆锥对称轴的夹角大于圆锥侧面的开口角时，圆锥曲线成为抛物线。
圆柱曲面圆柱曲面是由一个圆柱和一个平面相交得到的曲面。
当平面与圆柱轴线平行时，圆柱曲面为一条直线。
当平面的截面是一个圆时，圆柱曲面成为一个圆柱体。
当平面和圆柱的轴线夹角不为90度时，圆柱曲面成为一个椭圆柱。
当平面和圆柱的轴线垂直时，圆柱曲面成为一个抛物面或双曲面。
二次曲面二次曲面是由一个具有二次项的多项式方程描述的曲面。
它们被广泛地应用于数学、物理学、工程学等领域。
二次曲面可以分为二维和三维曲面。
在二维情况下，二次曲线的方程为:ax^2 + bxy + cy^2 + dx + ey + f = 0其中，a,b,c,d,e和f是实数或复数。
当b^2 – 4ac > 0时，二次曲线成为椭圆。
当b^2 – 4ac = 0时，二次曲线成为一条抛物线。
当b^2 – 4ac < 0时，二次曲线成为双曲线。
在三维情况下，二次曲面的方程为:ax^2 + by^2 + cz^2 + dxy + exz + fyz + gx + hy + iz + j = 0其中，a,b,c,d,e,f,g,h,i和j是实数或复数。
当方程为一个二次椭球面时，它们的系数可以被正交矩阵矩阵化为标准形式:αx^2 + βy^2 + γz^2 = 1其中，α,β和γ是正实数，代表了椭球面的三个半轴的长度。
椭球面可以是椭球体、椭圆抛物面或双曲面。
总结三类曲面的公式和性质是二次曲面研究的基础，它们在数学和应用领域中有着广泛的应用。
曲面及其方程、二次曲面ppt课件
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三、柱面 定义 沿定曲线C 移动的动直线L 所形成的曲面称为柱面。
这条定曲线C 叫柱面的准线，动直线L叫柱面的母线。
观察柱面的 形成过程:
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三、柱面 定义 沿定曲线C 移动的动直线L 所形成的曲面称为柱面。
这条定曲线C 叫柱面的准线，动直线L叫柱面的母线。
观察柱面的 形成过程:
二、旋转曲面
定义：以一条平面曲 线绕其平面上的一条 直线旋转一周所成的 曲面称为旋转曲面。 这条曲线和定直线一 次称为旋转曲面的母 线和旋转轴。
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二、旋转曲面
定义：以一条平面曲 线绕其平面上的一条 直线旋转一周所成的 曲面称为旋转曲面。 这条曲线和定直线一 次称为旋转曲面的母 线和旋转轴。
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二、旋转曲面
定义：以一条平面曲 线绕其平面上的一条 直线旋转一周所成的 曲面称为旋转曲面。 这条曲线和定直线一 次称为旋转曲面的母 线和旋转轴。
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二、旋转曲面
定义：以一条平面曲 线绕其平面上的一条 直线旋转一周所成的 曲面称为旋转曲面。 这条曲线和定直线一 次称为旋转曲面的母 线和旋转轴。
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观察柱面的 形成过程:
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三、柱面 定义 沿定曲线C 移动的动直线L 所形成的曲面称为柱面。
这条定曲线C 叫柱面的准线，动直线L叫柱面的母线。
观察柱面的 形成过程:
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柱面举例 抛物柱面
平面
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一般地，已知准线方程
母线平行于 z 轴的柱面方程为： 注意：方程中缺z，表示z可以任意取值，所以方程 表示母线平行于z轴的柱面。 一般地，在空间直角坐标下
y
x x
.
48
平面
椭圆. 上的截痕情况:
解析几何课件
（3）若 为数：
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解析几何
设
数量积的坐标表达式
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解析几何
由勾股定理
向量模的坐标表示式
向量的模与空间两点间距离公式
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解析几何
为空间两点.
空间两点间距离公式
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解析几何
空间两向量的夹角的概念：
类似地，可定义向量与一轴或空间两轴的夹角.
定理
.
7
.
4
.
1
件是它们线性相关
三个向量共面的充要条
定理
.
8
.
4
.
1
线性相关
空间任何四个向量总是
定理
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解析几何
横轴
纵轴
竖轴
定点
空间直角坐标系
三个坐标轴的正方向符合右手系.
§1.5 标架与坐标
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解析几何
Ⅶ
面
面
面
空间直角坐标系共有八个卦限
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅷ
2、坐标面与卦限
r
e
e
e
-
+
+
=
.
,
2
1
叫做平面上向量的基底
这时
e
e
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解析几何
例2 证明四面体对边中点的连线交于一点，且互相平分.
A
B
C
D
E
F
P1
e1
二次曲面部分内容总结归纳
二次曲面部分内容总结归纳在数学中，二次曲面是一类重要的曲线图形，具有广泛的应用。
本文将对二次曲面的定义、性质以及常见的二次曲面进行总结归纳，以帮助读者更好地理解和应用这一内容。
一、二次曲面的定义和特点二次曲面是由二次方程定义的曲面，其一般方程可以表示为Ax² + By² + Cz² + Dxy + Exz + Fyz + Gx + Hy + Iz + J = 0，其中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J为系数。
1. 定义：二次曲面是在三维空间中满足以上方程的点的集合。
它是由平面或曲线与另外一个平面所构成的立体。
2. 分类：根据系数之间的关系，二次曲面可以分为椭球面、双曲面、抛物面和圆锥曲面等。
3. 对称性：二次曲面通常具有一定的对称性，例如椭球面关于三个坐标轴对称，双曲面关于两个坐标轴对称，抛物面则关于一个坐标轴对称。
二、常见的二次曲面下面将介绍几种常见的二次曲面及其特点：1. 椭球面：椭球面是指A、B、C系数均为正数的二次曲面。
它可以是一个三维椭球，具有三个轴，其中有一个是最大的主轴。
2. 双曲面：双曲面是指A、B、C系数有正有负的二次曲面。
它可以是两个相交的曲面，呈现典型的双曲线形状。
3. 抛物面：抛物面是指A、B系数有一个为零的二次曲面。
它可以是开口向上或向下的形状，对称于坐标轴。
4. 圆锥曲面：圆锥曲面是指除了A、B、C系数外，D、E、F系数都为零的二次曲面。
它可以是圆锥的侧面，或者是圆锥的顶部和底部。
三、二次曲面的应用二次曲面具有广泛的应用，其中一些常见的领域包括：1. 几何学：二次曲面在几何学中的应用非常广泛，如描述平面、曲线和曲面之间的关系，解决几何问题等。
2. 物理学：在物理学中，二次曲面可以用来描述电磁场、电荷分布和光学等现象。
3. 工程学：二次曲面在工程学中常用于描述悬索桥、天线接收器的覆盖范围等。
4. 经济学：二次曲面可以用于描述经济模型中的供需曲线、成本函数等。
曲面及其方程、二次曲面-PPT
•大家有疑问的，可以询问和交流
•可以互相讨论下，但要小声点
二、旋转曲面
定义：以一条平面曲线 绕其平面上的一条直线 旋转一周所成的曲面称 为旋转曲面。这条曲线 和定直线一次称为旋转 曲面的母线和旋转轴。
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二、旋转曲面
定义：以一条平面曲线 绕其平面上的一条直线 旋转一周所成的曲面称 为旋转曲面。这条曲线 和定直线一次称为旋转 曲面的母线和旋转轴。
2
以下给出几例常见的曲面.
例 1 建立球心在点 M0 ( x0 , y0 , z0 )、半径为 R 的球面方程.
解 设M ( x, y, z)是球面上任一点，
根据题意有 | MM0 | R
x x0 2 y y0 2 z z0 2 R 所求方程为 x x0 2 y y0 2 z z0 2 R2
二、旋转曲面
定义：以一条平面曲线 绕其平面上的一条直线 旋转一周所成的曲面称 为旋转曲面。这条曲线 和定直线一次称为旋转 曲面的母线和旋转轴。
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例5 证明以oz轴为旋转轴，yoz坐标面上的已知曲线
f ( y, z) 0
C:
x
0
为母线所产生的旋转曲面S的方程为： f ( x2 y2 , z) 0
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二、旋转曲面
定义：以一条平面曲线 绕其平面上的一条直线 旋转一周所成的曲面称 为旋转曲面。这条曲线 和定直线一次称为旋转 曲面的母线和旋转轴。
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二、旋转曲面
定义：以一条平面曲线 绕其平面上的一条直线 旋转一周所成的曲面称 为旋转曲面。这条曲线 和定直线一次称为旋转 曲面的母线和旋转轴。
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这条定曲线C 叫柱面的准线，动直线L叫柱面的母线。
观察柱面的 形成过程:
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空间解析几何-第4章二次曲面的一般理论
例2 化简二次曲线方程 x2 4xy 4 y2 12x y 1 0 ， 并画出它的图形． 例3 化简二次曲线方程 5x2 4xy 2 y 2 24x 12 y 18 0 并画出它的图形．
§4.8.2 二次曲线与直线的相关位 置
二次曲线的概念
由二元二次方程
a11 x2 2a12 xy a22 y 2 2a13 x 2a23 y a33 0
所表示的曲线叫做二次曲线(quadratic curve).
注：1. a11 , a12 , a13 不全为零；
2.方程中系数的规律:下标“1”代表“x”，
下标“2”代表“y”，交叉项前有2.
( I ) a11 x a22 y a33 0, a11a22 0;
2 2
( II ) a22 y 2a13 x 0, a22 a13 0;
2
( III ) a22 y 2 a33 0, a22 0.
定理5.6.2 通过适当选取坐标系，二次曲线 的方程总可以写成下面九种标准方程的一种形式：
I2 I2 I2
a11 a12 a21 a22 a11 a12 a21 a22 a11 a12 a21 a22
0 0 0
椭圆型曲线： 抛物型曲线: 双曲型曲线：
2. 二次曲线的中心与渐近线 定义5.2.3 如果点C是二次曲线的通过它的所 有弦的中点(C是二次曲线的对称中心)，那么点C 叫做二次曲线的中心(central point). 定理5.2.1 点C(x0 ,y0)是二次曲线(1)的中心， 其充要条件是：
定义5.2.2 没有实渐近方向的二次曲线叫做椭圆型曲线 (elliptic quadratic curve)， 有一个实渐近方向的二次曲线叫做抛物型曲线 (parabolic quadratic curve)， 有两个实渐近方向的二次曲线叫做双曲型曲线 (hyperbolic quadratic curve).
解析几何第四版复习重点第四章柱面锥面旋转面与二次曲面
学习必备欢迎下载第四章柱面、锥面、旋转曲面与二次曲面§4.1 柱面2、设柱面的准线为x y 2z2x2z，母线垂直于准线所在的平面，求这柱面的方程。
解：由题意知：母线平行于矢量1,0, 2任取准线上一点M 0 ( x0 , y0 , z0 ) ，过 M 0的母线方程为：x x0t x0x ty y0y0 yz z02t z0z2t而 M 0在准线上，所以：x t y2( z 2t )2x t2( z2t )消去 t ，得到：4x225 y 2z24xz20x10z 0此即为所求的方程。
3、求过三条平行直线x y z, x1y z1, 与x1y 1 z 2 的圆柱面方程。
解：过原点且垂直于已知三直线的平面为 x y z 0 ：它与已知直线的交点为0, 0,0 ,(1, 0, 1), (114，这三点所定的在平面 x y z 0 上的圆的圆心为,,)333M 0 ( 2 ,11,13) ，圆的方程为：151515( x 2 )2( y11)2( z13)29815151575x y z0此即为欲求的圆柱面的准线。
又过准线上一点M 1 ( x1 , y1 , z1 ) ，且方向为 1, 1,1的直线方程为：x x1t x1x ty y1t y1y tz z1t z1z t 将此式代入准线方程，并消去t 得到：5( x 2y2z 2xy yz zx) 2x 11y 13z0§4.2 锥面2、已知锥面的顶点为(3 , 1 , 2) ，准线为 x 2y 2z21, x y z0，试求它的方程。
解：设 M ( x, y, z) 为要求的锥面上任一点，它与顶点的连线为：X3Y1Z2x3y1z2令它与准线交于 ( X 0,Y0 ,Z0 ) ，即存在t ，使X 03( x3)tY01( y!)tZ02( z2)t将它们代入准线方程，并消去t 得：3x25y27z 26xy 2 yz10 xz4x 4 y 4z 4 0此为要求的锥面方程。
《I二次曲面介绍》课件
二次曲面的切线和法平面
1
切线
切线方程式是确定点切线方向的关键工具，可以帮助我们理解二次曲面的基本特 征。
2
法平面
法平面相切于曲面上的点，并垂直于该点的切线，是描述曲面矢量值和方向的基 本方法。
3
应用
对于计算两个表面之间的夹角和反射光线，有着应用上的力量，也是了解曲面空 间特征的重要手段。
二次曲面的焦点和准线
《二次曲面介绍》PPT课 件
欢迎来到《二次曲面介绍》课程！二次曲面是数学中一个重要的概念，也具 有广泛应用。在此课程中，我们将深入了解二次曲面的分类、性质、公式和 应用，希望你享受这次学习！
什么是二次曲面？
定义
由二元二次方程$x^2+y^2+z^2+ax+by+cz+d=0$所确定的曲面称为一般二次曲面。
工程领域
2
对于数学知识结构的完备和优化起着重 要的推进作用。
在多种物理和工程应用中，二次曲面有
着广泛的实际用途。谷歌、苹果等大型IT
公司也在开发利用二次曲面技术的产品。
3
学术研究
二次曲面仍然是数学与物理学研究领域 的重要研究对象，对未来科学教育的贡 献巨大。
二次曲面的实践应用案例分析
医学成像
二次曲面在体绘制和定义了新 的医学成像方法。它可以为医 师提供三维数据，从而进行更 高质量的检查和诊断。
二次曲面的思考与总结
1 对数学的重要性
了解二次曲面的形式，有助于人们理解和应用数学知识，可以使数学这一抽象的学科更 加形象化、通透化。
2 对科学的启示
二次曲面的理论和应用研究有助于开拓科学领域的新思路，推动科学的不断发展和进步。
3 对未来的期许
解析几何ppt第4章二次曲面的总结
4、椭球面
5、双曲面
它们都是中心二次曲面 它们的方程可以写成统一的形式：
Ax2 By2 Cz 2 1, ABC 0 .
(1)
当三平方项系数 A, B, C 均为正时，（1）表示椭球面；
当三平方项系数 A, B, C 中有两项为正，另一项为负，（1） 表示单叶双曲面；
当三平方项系数 A, B, C 中只有一项为正，另两项为负，（1） 表示双叶双曲面；
柱面锥面特例旋转曲面球面判别法重点常规方法求曲面方程旋转曲面的方程直接写出在空间直角坐标系中只含有两个元坐标的三元方程在空间直角坐标系中只含有两个元坐标的三元方程所表示的曲面是一个柱面它的母线平行于所所表示的曲面是一个柱面它的母线平行于所缺元缺元坐标坐标的同名坐标轴
CH4 二次曲面
柱面 锥面 特例 旋转曲面 球面
• 课本P147~148，习题1、2、8 • 课本P151，习题1、2、5 • 课本P158，习题1
非 直 纹 曲 面
椭球面 双叶双曲面 椭圆抛物面
Ax 2 By 2 Cz 2 1
A，B，C全正
Ax 2 By 2 Cz 2 1
A，B，C一正两负
Ax By 2 z AB 0
2 2
典型习题
3、旋转曲面判别法： “二个变量平方项的系数相同”
在空间直角坐标系中，当坐标面上的曲线绕此坐标面 里的一个坐标轴旋转时，为求得旋转曲面的方程，只需 将曲线方程保留与旋转轴同名的坐标，用其余两坐标平 方和的平方根代替方程中的另一个坐标。
“常规方法”求上述曲面（1、2、3）的方程
步骤： ⅰ） 写出这母线上任意一点 M1 x1, y1, z1 的纬圆方程 或母线族. ⅱ ） 写出参数 x1 , y1 , z1 的约束条件. ⅲ ） 消去参数得到所求旋转曲面的方程（或柱面、 锥面的方程）.
解析几何_柱面、旋转曲面与二次曲面共68页PPT
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然— —莎士 比
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
微积分课件第4节 二次曲面
第四节 二次曲面
思考题1解答
4 y 2 z 2 16 x 4 y z 25 . x 3 x 3
2 2 2
表示双曲线.
练 习 题
一、 填空题： 1. 与 z 轴和点 A(1 , 3 ,1) 等距离的点的轨迹方程是 _____________； 2. 以点 O(2 ,2 , 1)为球心，且通过坐标原点的球面方程 是_______________； 3. 球面： x 2 y 2 z 2 2 x 4 y 4 z 7 0 的球心是点 ___________，半径 R __________； 4. 方程 x 2 在平面解析几何中表示___________，在空 间解析几何中表示___________________； 5. 方 程 x 2 y 2 4 在 平 面 解 析 几 何 中 表 示 _______________ ， 在 空 间 解 析 几 何 中 表 示 _______________.
同理与平面 x x1 和y y1 的交线也是椭圆. 椭圆截面的大小随平面位置的变化而变化.
x2 y2 z2 2 2 1 椭球面 2 a b c
x y z 2.椭球面 (Ellipsoid) 2 2 2 1 a b c
椭球面的几种特殊情况：
2
2
2
x2 y2 z2 (1) a b, 2 2 1 旋转椭球面 2 a a c 2 2 x z 由椭圆 2 2 1 绕 z 轴旋转而成． a c 2 2 2 x y z 方程可写为 2 1 2 a c
5.椭圆抛物面
第四节 二次曲面
6.双曲抛物面（马鞍面）
(hyperbolic paraboloid)
空间解析几何 第四章一般二次曲线与二次曲面
第四章一般二次曲线与二次曲面这一章讨论用一般方程给出的二次曲线，在适当选取的坐标系中可以把它们的一般方程化成标准方程，从而达到判断一般方程所表示的曲线的类型与位置的目的。
其次用不变量对二次曲线与二次曲面进行分类。
§4.1直角坐标变换平面上的一般坐标变换可以看成是平移与旋转两种变换连续进行的结果。
因此下面先分别介绍这两种变换，再研究一般的坐标变换。
4.1.1平面直角坐标平移设Oxy 和O x y '''是同一个平面上的两个直角坐标系，它们的轴的方向和度量单位相同，只是原点位置不同（图4-1-1），那么平面上任意一点P 在坐标系Oxy 中的坐标(,)x y 和在坐标系O x y '''中的坐标(,)x y ''有什么联系呢？设O '在Oxy 中的坐标为00(,)x y ，从点P 向各坐标轴作平行线，从图4-1-1中容易看出：x x x y y y '=+⎧⎨'=+⎩ （4.1.1） 这就是将原点O 平移到00(,)O x y '的坐标变换，其中(,)x y 和(,)x y ''分别是平面上同一点P 在旧坐标系Oxy 和新坐标系O x y '''中的坐标。
这种坐标变换叫做平移。
如果用旧坐标表示新坐标，那么有x x x y y y '=-⎧⎨'=-⎩ （4.1.2） （4.1.1）和（4.1.2）都是平移公式。
x'x图4-1-1例1 用平移化简22490x x y --+=，并画出它的图形。
解 原方程可以移项、配方成 2(1)4(2)x y -=-将原点O 移到(1,2)O '，即作平移：12x x y y '=-⎧⎨'=-⎩那么，在新坐标系O x y '''中，方程简化成24x y ''=。
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Ax2 By2 Cz 2 1, ABC 0 .
(1)
当三平方项系数 A, B, C 均为正时，（1）表示椭球面；
当三平方项系数 A, B, C 中有两项为正，另一项为负，（1） 表示单叶双曲面；
当三平方项系数 A, B, C 中只有一项为正，另两项为负，（1） 表示双叶双曲面；
而当 A, B, C 均为负时，方程（1）不表示任何图形，或者称 它为虚曲面.
6、抛物面
2
方程可以写成统一的形式：
2
Ax By 2z AB 0
（＊）
当 AB 0 时， （＊）表示椭圆抛物面； 当 AB 0 时， （＊）表示双曲抛物面.
直 纹 曲 面
平面 Ax By Cz D 0 柱面 Ax 2 By 2 D 0 2 2 2 Ax By Cz 0 锥面 ( A, B, C不全为正) 2 By 2 Cz 2 1 Ax 单叶双曲面 （ A , B , C 两正一负） 2 By 2 2 z AB 0 双曲抛物面 Ax
非 直 纹 曲 面
椭球面 双叶双曲面 椭圆抛物面
Ax 2 By 2 Cz 2 1
A，B，C全正
Ax 2 By 2 Cz 2 1
A，B，C一正两负
Ax By 2 z AB 0
2 2
典型习题
“常规方法”求上述曲面（1、2、3）的方程
步骤： ⅰ） 写出这母线上任意一点 M1 x1, y1, z1 的纬圆方程 或母线族. ⅱ ） 写出参数 x1 , y1 , z1 的约束条件. ⅲ ） 消去参数得到所求旋转曲面的方程（或柱面、 锥面的方程）.
4、椭球面
5、双曲面
它们都是中心二次曲面 它们的方程可以写成统一的形式：
CH4 二次曲面
柱面 锥面 特例 旋转曲面 球面
）判别法 1 重点 2）常规方法求曲面方程 3）旋转曲面的方程直接写出
1、柱面判别法： “缺一个变量”
在空间直角坐标系中，只含有两个元（坐标）的三元方程 所表示的曲面是一个柱面，它的母线平行于所缺元（坐标） 的同名坐标轴。
2、锥面判别法： “三个变量的齐次方程” 在空间直角坐标系中，一个关于(x,y,z)的（正数次）齐 次方程总表示顶点在坐标原点的锥面。
3、旋转曲面判别法： “二个变量平方项的系数相同”
在空间直角坐标系中，当坐标面上的曲线绕此坐标面 里的一个坐标轴旋转时，为求得旋转曲面的方程，只需 将曲线方程保留与旋转轴同名的坐标，用其余两坐标平 方和的平方根代替方程中的另一个坐标。
• 课本P147~148，习题1、2、8 • 课本P151，习题1、2、5 • 课本P158，习题1