§6抛物面例 : yoz 面上抛物线y22 pzp0 绕 z 轴旋转, 所得旋转面为x 2y 22 pz ,2x0即x 2y22z p22p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x2y 22z( a,b>0 )( 1)所表示的图形称为椭a2b2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x 2z2y 2z22x 所表示的图形也是椭圆抛物面a 2c 22 y 或2c2b2 、性质和形状:( i )对称性:椭圆抛物面( 1)关于 z 轴, y z 面, x z 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= 1x2y 2≧0,∴椭圆抛物面(1)位于 xy 面的上方,且2a2b2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(1) (1) (1), , ,亦即x0y 0z022z ( 2),22x 2y 20 (4)y2bx2az ( 3), a 2b2x0y0z0(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 x(1),即y 面的平面交于kzx 2y 22k( k0 )a 2b 2( 5)z k当 k 0 时,(5)为原点;当 k 0 时,( 5)为椭圆,其顶点为( 0,± b 2k ,k)∈( 2), (± a 2k , 0,k)∈( 3).可见,椭圆抛物面( 1)是由 x y 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zox(图 4.6)另外,椭圆抛物面( 1)与平行于 y(1),即z 面的平面交于x ky 22b2 (zh 2 )(6)2a2xk对 k ,( 6)均为全等的抛物线,其顶点(k ,0, k 2)∈( 3)对称轴∥ z 轴,开2a 2口方向朝 z 轴正向(与( 3)的开口方向一致)最后,若用平行于 xz 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x 2y 22z( a,b>0 )(1)所表示的图形称为 双曲a2b2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x 2z22 y 或y 2z22x 所表示的图形也是双曲抛物面a 2c 2b 2c22 、性质和形状 :1)关于 z 轴, yz 面, xz 面对称,在 ch6 中,我们将会知( i )对称性:双曲抛物面(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(1) (1) (1), , ,亦即x 0 y 0 z 02222x 2y 2y2bz ( 2),x2az ( 3), a 2b20 (4)x0y0z0(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 x(1),即y 面的平面交于kzx 2y 22ka 2b2(5)z k当 k 0 时,(5)为( 4);当 k 0 时,(5)为双曲线,其顶点为(± a 2k ,0, k)∈( 3) .当 k 0 时,( 5)仍为双曲线,其顶点为( 0,± b 2k , k )∈( 2)可见,双曲抛物面( 1)是平行于 x y 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。
1)另外,双曲抛物面( 1)与平行于 y z 面的平面交于,即xky 22b2 (zh2)(6)2a 2xk对 k ,( 6)均为全等的抛物线,其顶点(k,0, k 2)∈( 3)对称轴∥ z 轴,开口方向朝 z 轴负向(与(3)的开口方向相反)2a 2最后,若用平行于 x z 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) ZZXoYyx(图 4.7)。