研究
学科
产品
解决方案
教育
功能
商业
cn
参数曲面的切平面
15.13
考虑一个抛物面,其中r表示该表面上任意一点的位置矢量。以x和y为参数,该曲面可用参数形式描述。
切平面是一个平面,它在唯一的一个点处接触该曲面。因此,切平面包含了通过该点的所有曲面上曲线路径的切向量。
偏导数 rx 给出 x 方向的切向量,而偏导数 ry 给出 y 方向的切向量。
在点 A 处求这些值,可得到切平面内沿 x 和 y 方向的切向量。
它们的叉积给出一个法向量 n,该向量垂直于切平面。
对于切平面内的任意一点 P,从 A 指向 P 的向量 v 位于该平面内,因此与平面的法向量 n 垂直。
因此,向量 n 与 v 的点积为零。展开该点积并化简,可得到给定曲面在点 A 处的切平面的最终方程。
切平面在特定点处提供曲面的线性近似,捕获曲面的局部行为。可以理解为在该点刚刚接触曲面的平面,并且由曲面上的曲线的切线方向定义。当曲面被参数化描述时,这些切线方向自然出现,从而允许系统地构建平面。
对于以参数形式表达的曲面,任意点的位置由两个参数确定。在曲面上的固定点,独立地改变每个参数会沿曲面绘制曲…