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曲面的法向量

2019-12-10 15:45:06文/葉丹

曲面由方程F(x,y,z)=0決定,相應(yīng)的某一點(diǎn)M的法向量,只需要對(duì)應(yīng)的求偏導(dǎo)數(shù)就可以了。如果曲面S用隱函數(shù)表示,點(diǎn)集合(x,y,z)滿足F(x,y,z)=0,那么在點(diǎn)(x,y,z)處的曲面法線用梯度表示為▽F(x,y,z)。如果曲面在某點(diǎn)沒有切平面,那么在該點(diǎn)就沒有法線。

曲面的法向量

求曲面上一點(diǎn)的法向量方法

1、曲面由方程F(x,y,z)=0決定,相應(yīng)的某一點(diǎn)M的法向量你只需要對(duì)應(yīng)的求偏導(dǎo)數(shù)就可以了。

2、由于法向量所在的是一條直線,所以方向來講有兩個(gè),如果沒有特別要求一般是可以隨便選擇的,如果是坐標(biāo)的曲面積分什么的,需要注意一下和xyz正方向之間的夾角,因?yàn)檫@關(guān)系到面積投影的正負(fù)。

3、至于法向量的角度這個(gè)教材上有寫明的,就是對(duì)F分別求出x,y,z的偏導(dǎo)數(shù)之后,F(xiàn)x’,F(xiàn)y’,F(xiàn)z’,利用各自的分量除以對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度就可以了。

4、比如說和x軸的角度cosα=Fx’/(Fx’2+Fy’2+Fz'2)^1/2

曲面法向量例題

曲面z=x2+y2在點(diǎn)(1,1,2)處的法向量是多少?

令F(x,y,z)=x2+y2-z

曲面法向量為n=(Fx,F(xiàn)y,F(xiàn)z)=(2x,2y,-1)

Fx,F(xiàn)y,F(xiàn)z分別為F(x,y,z)對(duì)x,y,z的偏導(dǎo)數(shù)

把點(diǎn)(1,1,2)代入可得

方向向量n=(2.2.-1)

法向量定義

三維平面的法線是垂直于該平面的三維向量。曲面在某點(diǎn)P處的法線為垂直于該點(diǎn)切平面的向量。

法線是與多邊形的曲面垂直的理論線,一個(gè)平面存在無限個(gè)法向量。在電腦圖學(xué)的領(lǐng)域里,法線決定著曲面與光源的濃淡處理,對(duì)于每個(gè)點(diǎn)光源位置,其亮度取決于曲面法線的方向。

如果一個(gè)非零向量n與平面a垂直,則稱向量n為平面a的法向量。

垂直于平面的直線所表示的向量為該平面的法向量。每一個(gè)平面存在無數(shù)個(gè)法向量。

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