当前位置:课程学习>>第四章>>学习内容>>视频课堂>>知识点二


知识点二:锥面


视频学习资源下载
视频学习资源下载

定义  在空间,通过一定点且与定曲线相交的一族直线所生成的曲面叫做锥面,这些直线都叫做锥面的母线,那个定点叫做锥面的顶点,定曲线叫做锥面的准线

设锥面的准线为

                (1)

顶点为,如果为准线上的任意点,那么锥面过点的母线为:

           (2)

且有

        (3)

从(2),(3)四个等式消去参数,最后可得一个三元方程: 

这就是以(1)为准线,为顶点的锥面方程。

例1  锥面的顶点在原点,且准线为

求锥面的方程。

  设为准线上的任意点,那么过的母线为:

                    (4)

且有

                     (5)

                        (6)

由(4),(6)得

                  (7)

(7)代入(5)得所求的锥面方程为:

这个锥面叫做二次锥面

显然,锥面的准线不是唯一的,和一切母线都相交的每一条曲线,都可以做为它的准线。

例2  已知圆锥面的顶点为,轴垂直于平面,母线与轴成角。试求这个圆锥的方程。

 设为任一母线上的点,那么过点的母线的方向矢量为

而在直角坐标系下,圆锥的轴线的方向即为平面的法方向,即为

根据题意有

化简整理得所求的圆锥面的方程为

这是一个关于的齐次方程。

因为圆锥面是一种特殊的锥面,上面的解法是一种适合于圆锥面的特殊的方法,至于先求出圆锥面的准线,利用顶点与准线求锥面的一般方法,留给读者去完成。下面我们来证明一个关于锥面的定理。

定理  一个关于的齐次方程总表示顶点在坐标原点的锥面。

  设关于的齐次方程为

                   (8)

那么根据齐次方程的定义有

所以当时,有

因此曲面过原点。

再设非原点满足(8),即有,那么直线的方程为

代入  得 

所以整条直线都在曲面上,因此曲面(8)是由这种通过坐标原点的直线组成,即它是以原点为顶点的锥面。

在特殊情况下,关于的齐次方程可能只表示一个原点,这就是说除原点外,曲面上再也没有别的实点,例如这样的曲面,我们又常常把它叫做具有实顶点的虚锥面

推论  关于的齐次方程表示顶点在的锥面。