主页

切平面与法线计算器

曲面切平面在线计算器,输入曲面方程与一点,自动求出该点的切平面方程与法向量,附偏导数过程,适合多元微分几何应用。

展开更多 ▾
z−z₀ = f_x(x−x₀)+f_y(y−y₀)
例如 x^2+y^2

📖 使用教程|切平面与法线

一、定义
曲面 z=f(x,y) 在 (x₀,y₀,z₀) 处的切平面为 z−z₀=f_x(x₀,y₀)(x−x₀)+f_y(x₀,y₀)(y−y₀);法向量为 (f_x,f_y,−1)。它是全微分的几何体现。
二、符号说明
(x₀,y₀,z₀)切点
f_x,f_y偏导
(f_x,f_y,−1)法向量
三、本工具的原理
  • 求 z₀ 与偏导;
  • 代入切平面公式;
  • 整理为 z=Ax+By+C 形式。
四、操作步骤
  1. 输入曲面 z=f(x,y);
  2. 输入点 (x₀,y₀);
  3. 点击「计算」。
五、例题
例:z=x²+y² 在 (1,1,2)。
解:f_x=2x=2,f_y=2y=2;切平面 z−2=2(x−1)+2(y−1),即 z=2x+2y−2。
六、易错点
切平面在切点处与曲面相切;
法向量可指向曲面上方或下方;
全微分与切平面是同一思想。

❓ 常见问题|切平面

切平面和全微分关系?
切平面方程就是全微分的几何形式。
法向量方向怎么定?
由 (f_x,f_y,−1) 给出,垂直于切平面。
为什么 z 分量是 −1?
把曲面写成 F=z−f(x,y)=0,法向量即 ∇F=(−f_x,−f_y,1) 的反号。
法线方程怎么写?
(x−x₀)/f_x=(y−y₀)/f_y=(z−z₀)/(−1)。
曲面隐式给出怎么办?
先解出 z=f(x,y) 再用本工具。