知识点

柱面

定义

一条动直线 ll 沿定曲线 CC 移动,并且始终平行于一条定直线,这样生成的曲面称为柱面。定曲线 CC 称为准线,动直线 ll 称为母线。母线只决定延展方向,柱面的形状由准线决定。

由方程判断柱面:

  • 方程中不含 zz,形如 f(x,y)=0f(x,y)=0:截面 z=z0z=z_0 上的截痕都是同一条曲线,曲面由平行于 zz 轴的直线组成,是母线平行于 zz 轴的柱面,准线在 OxyOxy 面内。
  • 方程中不含 xx,形如 f(y,z)=0f(y,z)=0:母线平行于 xx 轴,准线在 OyzOyz 面内。
  • 方程中不含 yy,形如 f(x,z)=0f(x,z)=0:母线平行于 yy 轴,准线在 OxzOxz 面内。

常见的柱面:

  • x2+y2=R2x^2+y^2=R^2:圆柱面,准线是 OxyOxy 面上的圆,母线平行 zz 轴。
  • y2=2pxy^2=2px:抛物柱面,准线是 OxyOxy 面内的抛物线。
  • x2a2+y2b2=1\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1:椭圆柱面。
  • x2a2−y2b2=1\dfrac{x^2}{a^2}-\dfrac{y^2}{b^2}=1:双曲柱面。

当这样的柱面由空间曲线消去 zz 得到时,称为该曲线关于 OxyOxy 面的投影柱面,具体用法见空间曲线及其方程。

探索

方程不含z时空间图形是什么?

改变高度,查看同一条准线沿z轴方向延展。

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题集

练习

  1. x2+z2=4x^2+z^2=4 在空间中表示:

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    参考解答

    方程缺 yy,所以柱面沿 yy 轴方向延伸,准线是 OxzOxz 面内的圆 x2+z2=4x^2+z^2=4。