§6 抛物面

 

4§6    抛物面面上抛物线4§6    抛物面4§6    抛物面轴旋转,所得旋转面为4§6    抛物面,即 4§6    抛物面4§6    抛物面

此曲面称为旋转抛物面,将该曲面推广便有:

椭圆抛物面

1、定义:在直角系下,由方程 4§6    抛物面 (a,b>0) (1)所表示的图形称为椭圆抛物面;而(1)称为椭圆抛物面的标准方程。

:在直角系下,由方程4§6    抛物面4§6    抛物面所表示的图形也是椭圆抛物面。

2、性质和形状:

(i)对称性:椭圆抛物面(1)关于z轴,4§6    抛物面面,4§6    抛物面面对称,在ch6中,我们将会知道椭圆抛物面无对称中心。

(ii)有界性:由(1)知z=4§6    抛物面≧0,∴椭圆抛物面(1)位于4§6    抛物面面的上方,且为无界的。

(iii)与坐标轴的交点及与坐标面的交线

(1)与三坐标轴均交于原点——顶点; (1)与三坐标面交于

4§6    抛物面4§6    抛物面4§6    抛物面 ,亦即

4§6    抛物面 (2),4§6    抛物面 (3),4§6    抛物面 (4)

(2),(3)均为抛物线,其顶点均为原点,其开口方向均指z轴正向。对称轴均为z轴;而(4)为原点。

(iv)与平行于坐标面平面的交线:

首先,(1)与平行于4§6    抛物面面的平面交于4§6    抛物面 ,即

4§6    抛物面4§6    抛物面) (5)

4§6    抛物面时,(5)为原点;

4§6    抛物面时,(5)为椭圆,其顶点为(0,±b4§6    抛物面,k)∈(2), (±a4§6    抛物面,0,k)∈(3).

可见,椭圆抛物面(1)是由4§6    抛物面面上方的一系列"平行"椭圆构成,这些椭圆的顶点在抛物线(2)和(3)上变化。

 

4§6    抛物面4§6    抛物面

 

(图4.6)

另外,椭圆抛物面(1)与平行于4§6    抛物面面的平面交于4§6    抛物面 ,即

4§6    抛物面 (6)

4§6    抛物面,(6)均为全等的抛物线,其顶点(4§6    抛物面,0,4§6    抛物面)∈(3)对称轴∥z轴,开口方向朝z轴正向(与(3)的开口方向一致)

最后,若用平行于4§6    抛物面面的平面去截(1),其截线情况于上类似,由此可得椭圆抛物面的几何特征如下:

椭圆抛物面是由一抛物线沿另一定抛物线移动而形成的轨迹,在移动过程中,动抛物线的顶点始终在定抛物线上,开口方向与定抛物线开口方向一致,且它们所在平面始终保持垂直(如图4.6)

 

双曲抛物面

1、定义:在直角系下,由方程 4§6    抛物面 (a,b>0) (1)所表示的图形称为双曲抛物面;而(1)称为双曲抛物面的标准方程。

:在直角系下,由方程4§6    抛物面4§6    抛物面所表示的图形也是双曲抛物面。

2、性质和形状

(i)对称性:双曲抛物面(1)关于z轴,4§6    抛物面面,4§6    抛物面面对称,在ch6中,我们将会知道双曲抛物面无对称中心。

(ii)有界性:由(1)知双曲抛物面(1)为无界的。

(iii)与坐标轴的交点及与坐标面的交线

(1)与三坐标轴均交于原点——顶点; (1)与三坐标面交于

4§6    抛物面4§6    抛物面4§6    抛物面 ,亦即

4§6    抛物面 (2),4§6    抛物面 (3),4§6    抛物面 (4)

(2),(3)均为抛物线,其顶点均为原点,其开口方向一指z轴正向,一朝z轴负向。对称轴均为z轴;而(4)为二相交直线。

(iv)与平行于坐标面平面的交线:

首先,(1)与平行于4§6    抛物面面的平面交于4§6    抛物面 ,即

4§6    抛物面 (5)

4§6    抛物面时,(5)为(4);

4§6    抛物面时,(5)为双曲线,其顶点为(±a4§6    抛物面,0,k)∈(3).

4§6    抛物面 时,(5)仍为双曲线,其顶点为(0,±4§6    抛物面 k)∈(2)

可见,双曲抛物面(1)是平行于4§6    抛物面面的一系列"平行"双曲线构成,这些双曲线的顶点在抛物线(2)和(3)上变化。

另外,双曲抛物面(1)与平行于4§6    抛物面面的平面交于4§6    抛物面 ,即

4§6    抛物面 (6)

4§6    抛物面,(6)均为全等的抛物线,其顶点(k,0,4§6    抛物面)∈(3)对称轴∥z轴,开口方向朝z轴负向(与(3)的开口方向相反)

最后,若用平行于4§6    抛物面面的平面去截(1),其截线情况于上类似,由此可得双曲抛物面的几何特征如下:

双曲抛物面是由一抛物线沿另一定抛物线移动而形成的轨迹,在移动过程中,动抛物线的顶点始终在定抛物线上,开口方向与定抛物线开口方向相反,且它们所在平面始终保持垂直(如图4.7)。

 

 

 

 

4§6    抛物面4§6    抛物面

(图4.7)

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