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切平面

鎖定
在一定條件下,過曲面Σ上的某一點M的曲線有無數多條,每一條曲線在點M處有一條切線,在一定的條件下這些切線位於同一平面,稱這個平面為曲面Σ在點M處的切平面(tangent plane)。點M叫做切點
中文名
切平面
拼    音
qiēpíng miàn
外文名
tangent plane
領    域
幾何

目錄

切平面性質

曲面Σ上過點M的所有曲線在點M處的切線都位於曲面Σ在切點M處的切平面

切平面證明

設正則參數曲S的方程為
是曲面S上點的曲紋座標,因此曲面S上的任意曲線L可以用參數方程
給出,將其視為
中的曲線,則其方程為
顯然,根據定義,
都是曲面S的切向量,假定P是曲線上對應t=0的點,因此曲面S在點P的切向量是
這表明曲面SP點的切向量為
,是
的線性組合,其分量恰好是
。反過來,
的任意一個線性組合必定是曲面的切向量。
切平面 切平面
實際上,對於任意實數
,只要命曲線L為
,其中,
,則曲線L在點P的切向量是
.
由於
,故
是線性無關向量,因此曲面在點P的切向量構成一個二維向量空間,這個空間稱為曲面S在點P的切空間,記做
,顯然,
構成了空間
的一個基底。在空間
中經過點P、並且由空間S在點P張成的平面就是曲面S在點P的切平面,顯然,曲面在點P的切平面是與曲面的參數表示無關的概念。
曲面
在點
的切平面的參數方程是
. [1] 

切平面舉例

平面的切平面為此平面自身。
錐面的所有切平面都經過一個定點
參考資料
  • 1.    陳維桓.微分幾何初步.北京:北京大學出版社,2011:53-54