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切平面與法線計算器

曲面切平面線上計算機,輸入曲面方程與一點,自動求出該點的切平面方程與法向量,附偏導數過程,適合多元微分幾何應用。

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z−z₀ = f_x(x−x₀)+f_y(y−y₀)
例如 x^2+y^2

📖 使用教學|切平面與法線

一、定義
曲面 z=f(x,y) 在 (x₀,y₀,z₀) 處的切平面為 z−z₀=f_x(x₀,y₀)(x−x₀)+f_y(x₀,y₀)(y−y₀);法向量為 (f_x,f_y,−1)。它是全微分的幾何體現。
二、符號說明
(x₀,y₀,z₀)切點
f_x,f_y偏導
(f_x,f_y,−1)法向量
三、本工具的原理
  • 求 z₀ 與偏導;
  • 代入切平面公式;
  • 整理為 z=Ax+By+C 形式。
四、操作步驟
  1. 輸入曲面 z=f(x,y);
  2. 輸入點 (x₀,y₀);
  3. 點擊「計算」。
五、範例
範例:z=x²+y² 在 (1,1,2)。
解:f_x=2,f_y=2;切平面 z−2=2(x−1)+2(y−1),即 z=2x+2y−2。
六、易錯點
切平面在切點處與曲面相切;
法向量可指向曲面上方或下方;
全微分與切平面是同一思想。

❓ 常見問題|切平面

切平面和全微分關係?
切平面方程就是全微分的幾何形式。
法向量方向怎麼定?
由 (f_x,f_y,−1) 給出,垂直於切平面。
為什麼 z 分量是 −1?
把曲面寫成 F=z−f(x,y)=0,法向量即 ∇F 的反號。
法線方程怎麼寫?
(x−x₀)/f_x=(y−y₀)/f_y=(z−z₀)/(−1)。
曲面隱式給出怎麼辦?
先解出 z=f(x,y) 再用本工具。