z=xy是馬鞍面?
在高數(shù)2(同濟(jì)大學(xué)版本)空間曲面中,我們在課后習(xí)題中會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的方程:z=xy. 這個(gè)方程的形式似乎和我們學(xué)習(xí)到的各種空間曲面方程的形式都不沾邊,但事實(shí)上,它是一個(gè)雙曲拋物面(馬鞍面)的形狀,也就是說,它只是一個(gè)雙曲拋物面的特殊情況。那么z=xy的方程是怎樣得到的呢?
下面是它的簡要推導(dǎo)過程(選自百度百科):
看這個(gè)推導(dǎo)過程,可能還是有點(diǎn)懵逼,尤其是已經(jīng)好久沒碰高數(shù)的同學(xué)。接下來是較為具體的詮釋。
既然是雙曲拋物面,那么我們來回憶一下雙曲拋物面是怎么來的。雙曲拋物面,光看前倆字,是不是覺得它和雙曲線有關(guān)系?事實(shí)上,它和雙曲線無關(guān),由二維雙曲線推導(dǎo)出來的是旋轉(zhuǎn)單葉雙曲面與旋轉(zhuǎn)雙葉雙曲面(簡稱旋轉(zhuǎn)法)?而雙曲拋物面是由截痕法得到的,而且是與二維拋物線有關(guān)。這一點(diǎn),要看后面三個(gè)字。
(同濟(jì)大學(xué)高等數(shù)學(xué))
也就是說,你可以這樣理解,先寫了一個(gè)方程:z=x^2/a^2+y^2/b^2?然后用x=t去截?就會(huì)得到一個(gè)個(gè)開口向下的拋物線,隨著x=t不斷變化,頂點(diǎn)坐標(biāo)變化,兩端看著越來越大,形成一個(gè)馬鞍的形狀。
第二步順著+z方向旋轉(zhuǎn)45度就需要坐標(biāo)變換了,這里
?x=a*cos45-b*sin45 y=a*sin45+b*cos45 代表 空間坐標(biāo)系 Z軸不變 X,Y軸同時(shí)旋轉(zhuǎn) 45度?
為了消去xy前面的系數(shù),令a=√2,就得到了這樣的形式:z=xy. ①若將 √2帶入最初雙曲拋物面方程,就得到了
②
①與②是全等的,因?yàn)檫@本就是層層推導(dǎo)過來的。有些同學(xué)會(huì)說,令x=2,y=2,兩個(gè)方程得到的z的值都不同,怎么可能全等?那就是定義域的問題了
(懂的都懂吧)