§6 抛物面
例 :面上抛物线绕轴旋转,所得旋转面为,即 。
此曲面称为旋转抛物面,将该曲面推广便有:
一 椭圆抛物面:
1、定义:在直角系下,由方程 (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。
注:在直角系下,由方程或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,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=≧0,∴椭圆抛物面(1)位于面的上方,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
, , ,亦即
(2), (3), (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)与平行于面的平面交于 ,即
() (5)
当时,(5)为原点;
当时,(5)为椭圆,其顶点为(0,±b,k)∈(2), (±a,0,k)∈(3).
可见,椭圆抛物面(1)是由面上方的一系列”平行”椭圆构成,这些椭圆的顶点在抛物线(2)和(3)上变化。
(图4.6)
另外,椭圆抛物面(1)与平行于面的平面交于 ,即
(6)
对,(6)均为全等的抛物线,其顶点(,0,)∈(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)。
二 双曲抛物面:
1、定义:在直角系下,由方程 (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。
注:在直角系下,由方程或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,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
, , ,亦即
(2), (3), (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)与平行于面的平面交于 ,即
(5)
当时,(5)为(4);
当时,(5)为双曲线,其顶点为(±a,0,k)∈(3).
当 时,(5)仍为双曲线,其顶点为(0,±, k)∈(2)
可见,双曲抛物面(1)是平行于面的一系列”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)与平行于面的平面交于 ,即
(6)
对,(6)均为全等的抛物线,其顶点(k,0,)∈(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)。
(图4.7)
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