要求曲面 z=x2+y2 在点 (3,4,25) 处的切平面方程和法线方程,我们首先需要求出该曲面在给定点的法向量。根据微积分的知识,曲面在某点的法向量可以通过求函数的梯度来获得。
首先,我们设 F(x,y,z)=z−x2−y2=0,这样曲面 z=x2+y2 就可以表示为 F(x,y,z)=0 的形式。接下来,我们求函数 F 关于 x,y 和 z 的偏导数:
Fx=−2x,Fy=−2y,Fz=1
在点 (3,4,25) 处,梯度 ∇F 为:
∇F(3,4,25)=(−2⋅3,−2⋅4,1)=(−6,−8,1)
这个向量 (−6,−8,1) 就是曲面在点 (3,4,25) 处的法向量,同时也是切平面的法向量。
有了法向量,我们可以写出切平面方程。切平面方程的一般形式是 Ax+By+Cz+D=0,其中 (A,B,C) 是法向量,D 是常数。将法向量和点 (3,4,25) 代入,我们得到:
−6(x−3)−8(y−4)+1(z−25)=0
6x+8y−z−39=0
这就是曲面 z=x2+y2 在点 (3,4,25) 处的切平面方程。
法线方程则是通过将切平面方程中的 x 和 y 固定,解出 z 来得到的。例如,如果我们固定 x=3 和 y=4,那么法线方程就是:
z=6⋅3+8⋅4−39
z=25
因此,曲面 z=x2+y2 在点 (3,4,25) 处的法线方程是 z=25。12346789