对投影柱面教学的探讨
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投影柱面方程在物理学和数学中,柱面是一种具有无限长、半径相等且平行的圆柱体。
柱面广泛应用于各种领域中,如航空、计算机图形学、建筑设计、机械工程等。
在这些领域中,人们需要对柱面进行建模、计算和分析,因此掌握柱面方程是非常重要的。
投影柱面是指将一个柱面在平面上的投影。
投影是一种将三维空间中的物体映射到二维平面上的方法。
在投影过程中,我们可以通过某些方法来表示柱面的形状和特征。
本文将介绍柱面方程的基本概念和计算方法,以及在实际应用中的一些例子。
一、柱面方程的基本概念柱面方程是用来表示柱面形状和特征的数学公式。
在三维空间中,柱面可以由一条直线(轴线)和一条平行于轴线的圆柱面组成。
柱面的方程可以表示为:(x - a) + (y - b) = r其中,(a, b)表示柱面轴线上的一点,r表示柱面的半径。
该方程表示了一个以(a, b)为中心,半径为r的圆的所有点的集合。
这些点在柱面上的投影是一条与轴线平行的线段。
柱面方程的另一种形式是:x + y = r这个方程表示了一个以原点为中心,半径为r的圆的所有点的集合。
这些点在柱面上的投影是一条与轴线垂直的线段。
二、柱面方程的计算方法柱面方程的计算方法可以分为两种:基于轴线和基于圆柱面。
基于轴线的计算方法需要知道柱面轴线上的一点和半径,然后使用柱面方程的第一种形式进行计算。
基于圆柱面的计算方法需要知道圆柱面的方程,然后使用柱面方程的第二种形式进行计算。
例如,假设某个柱面的轴线在点(2, 3, 4),半径为5。
我们可以使用柱面方程的第一种形式来计算该柱面的方程:(x - 2) + (y - 3) = 5这个方程表示了一个以(2, 3)为中心,半径为5的圆的所有点的集合。
这些点在柱面上的投影是一条与轴线平行的线段。
另一个例子是,假设某个圆柱面的方程为x + y = 9。
我们可以使用柱面方程的第二种形式来计算该柱面的方程:x + y = 9这个方程表示了一个以原点为中心,半径为3的圆的所有点的集合。
圆柱全息投影原理今天来聊聊圆柱全息投影原理。
你知道吗?在一些科技馆或者高级的展览会上,有时候会看到那种特别酷炫的圆柱周围显示着立体的影像,就像有个真实的东西漂浮在圆柱里面一样,这就是圆柱全息投影。
其实在刚见到这种东西的时候,我就特别好奇,这到底是怎么做到的呢?这就要说到全息投影的基本原理啦。
简单来说,全息投影是记录并再现物体光波信息的技术。
我们可以把光波想象成一群特别听话的小蚂蚁在搬运信息,每只小蚂蚁都带着物体特定的位置、颜色还有形状等特征。
全息投影技术就像是一个超级记忆力超群的快递站,它能完整地记录这些小蚂蚁(光波信息)是怎么排列的,然后再准确地按照这个记忆把它们重新排列出来,这样我们就能看到跟真实物体一摸一样的三维影像了。
那么圆柱全息投影呢?打个比方吧,如果说一般的全息投影是在一个平面上搭积木(当然这里的积木是指光波信息啦),那么圆柱全息投影就是在一个圆柱体的表面上搭积木。
首先得有个合适的光源,这个光源就像是小蚂蚁(光波)的工厂,不停地制造携带物体信息的光波。
哈哈,是不是有点奇葩的想法?但这样想就比较好理解嘛。
然后通过特殊的设备,比如全息胶片或者空间光调制器,把这些光波按照预先计算好的方式反射或者折射,围绕着圆柱的表面“画”出物体的三维形状。
老实说,我一开始也不明白为什么一定是圆柱,后来才知道圆柱这个形状在反射光波的时候可以形成一种连续的、全方位的视觉效果,就好比是圆形的舞台比方形的舞台能让更多人看到表演一样。
说到这里,你可能会问那这种技术有没有什么特别需要注意的地方呢?那肯定有啦。
比如周围的光线环境就很重要,如果周围光线太强,就像一群捣乱的小动物,会把小蚂蚁(光波)辛辛苦苦搬来的信息给搞乱,最后显示的效果就会大打折扣。
而且设备的精度要求也很高,要是某个小设备不准,那就像搭积木有一块放错了位置,可能整个影像就会变形或者模糊。
咱们再聊聊实际应用案例吧。
在商业展示方面,一些高级的珠宝店会用圆柱全息投影来展示最新款的珠宝。
教师必看:圆柱投影问题的教学案例在初中数学的学习过程中,学生们需要掌握许多图像的概念,其中最重要的就是投影。
投影是指物体在不同视角下的影像。
这个概念很难理解,因为它涉及到一些数学公式和几何角度,所以必须通过实际例子来学习。
本文将介绍一个关于圆柱体投影问题的教学案例,帮助教师更好地教导学生投影的概念和技巧。
案例描述圆柱体是一个非常常见的物体,有时我们需要将它用平面图表示出来。
假设一个圆柱体被平行于一个平面的截面是一个圆,那么如何将该圆柱体的样子投影在该平面上?以下是一个步骤:画一个圆形,代表圆柱体在截面的投影。
这个圆形的直径等于圆柱体的直径。
将这个圆形画出它的边缘,代表圆柱体在截面处的切线。
接着,我们需要将圆柱体的侧面进行投影。
这个侧面是一个矩形,我们需要将它画出来,并将顶部和底部的线连接。
连接圆形和矩形的边缘线,就完成了圆柱体在该平面上的投影。
教学方法为了更好地教学投影问题,我们可以使用以下方法:1.让学生画出圆柱体的各个投影。
这个方法可以帮助学生更好地理解投影的概念。
让学生自己画出投影的图像,并比较不同视角下的图像,这会使学生更好地理解投影的概念和规律。
2.讲解投影的公式和几何角度。
投影的实际应用需要用到数学公式和几何角度。
通过讲解这些公式和角度,学生可以更好地理解投影的规律和技巧。
3.强化学生的数学思维。
对于一些学生来说,数学思维很难发挥。
通过做一些例题或者让学生自己创作一些题目,可以帮助学生更好地发挥自己的数学思维能力,并提高他们的数学素养。
4.鼓励学生互相交流。
在学习过程中,鼓励学生互相交流,分享自己的思路和方法,这可以促进学生对于投影问题的深入理解。
案例评估这个案例可以帮助学生更好地理解圆柱体的投影问题。
通过练习,学生可以熟练地掌握圆柱体的投影方法和规律,更好地应用于实际问题。
结论投影问题是初中数学中重要的一部分,通过教学案例的实际演示和具体练习,可以帮助学生更好地理解投影的概念和规律。
智慧课堂的教学设计高秀娟(白城师范学院数学与统计学院,吉林白城137000)数学专业力求培养具有创新精神和实践能力,掌握数学科学的基本理论与基本方法,具有运用数学知识和使用计算机解决实际问题的能力,具备从事数学教育、数学研究及其他教育工作,能够学以致用的应用型高级专门人才。
解析几何的教学目标紧跟数学专业目标,围绕人才培养目标,在教学模式和教学方法上不断寻求突破和创新,不断更新教师自身的教育理念,以改革者形象潜移默化地影响那些将为人师的学生。
充分利用多媒体技术,让抽象的数学内容直观生动起来,变成学生易于接受的形式加以呈现。
我们积极关注推行的教法改革,智慧课堂给我们提供了改革课堂的切入点,引发我们对课堂教学改革的思考和实践。
下面结合解析几何一节课程阐述我对智慧课堂教学设计的理解。
一、本章节在所属课程中的地位和作用在解析几何中我们主要应用向量工具来研究空间平面和二次曲面的几何结构和代数结构。
在教材的前面章节中,主要介绍空间解析几何的基本概念和基本运算及其性质,运用向量方法研究了轨迹与方程,研究了空间直线及平面的方程及其相关的位置关系,这一章继续运用向量方法研究二次曲面的性质及方程。
柱面是最先要介绍给大家的二次曲面,它在教材中起着承上启下的作用,一方面它承袭着第二章的圆柱面,另一方面它的研究方法对后续曲面的研究具有引领作用,是学习其它二次曲面的基础。
二、教学目标分析1.知识目标:使学生准确掌握一般柱面的定义;熟练掌握用消参法求柱面方程的方法;会识别一些特殊柱面的方程;理解证明曲面方程为柱面的截割法。
2.能力目标:培养学生从特殊到一般到抽象的抽象概括能力,通过题目的层层深入,提高学生举一反三的能力;通过改变题目部分条件,培养学生的发散思维能力,进而提高探究能力。
3.情感目标:在智慧课堂教学过程中,在师生互动及学生间有效的学习交流中,探究问题的发现过程,分享成功解决问题的喜悦情绪;开阔学生视野,提升思维的品质,感受几何性质对解析几何计算的优化技巧。
测绘技术的地图投影方法地图是人类为了更好地认识和把握地球而创造的重要工具。
然而,地球作为一个三维球体,如何将其表达在二维平面上,一直是地图制作中的难题。
为了解决这个问题,测绘技术发展出了各种地图投影方法,用于将地球的地理信息转换为平面地图。
本文将讨论几种常用的地图投影方法,并探讨其特点和应用。
一、等经纬度投影法等经纬度投影法又称为柱面投影法,它是最简单也是最直观的地图投影方法之一。
它以地球的经度和纬度为基准,将地球展开成一个长方形或矩形,并将经纬度放置在长方形的边上。
这种投影方法使得纬线和经线在地图上呈现为等间隔的直线,从而方便了对地球上的地理信息进行分析和比较。
等经纬度投影法最著名的应用就是经度和纬度坐标所构成的经纬网。
然而,等经纬度投影法也存在着一些局限性。
首先,它无法完全保留地球表面的面积关系,导致地图上不同区域的面积有所变形。
其次,纬线越接近极地,变形越明显,最终导致了北极的无限大问题。
因此,等经纬度投影法主要适用于小范围的地图制作和一些简单的地理问题分析。
二、圆柱投影法圆柱投影法是一种将球面地图映射到圆柱面上的投影方法。
它使用了一根垂直于地球的柱形,将地球表面的地理信息投影到柱面上,然后再展开成平面地图。
圆柱投影法具有简单、直观的特点,广泛应用于航海、航空和地图编制等领域。
最常见的圆柱投影法就是墨卡托投影。
墨卡托投影将地球表面的地理信息等比例地映射到柱面上,使纬线和经线在地图上呈现为等距直线。
这种投影方法主要用于大范围和中等纬度区域的地图制作,例如世界地图。
然而,墨卡托投影无法完全保留地球表面的形状和角度关系,尤其是靠近两极的地区。
因此,在导航和导航等对地球形状和角度要求较高的应用中,圆柱投影法并不是最佳选择。
三、圆锥投影法圆锥投影法是一种将球面地图映射到圆锥面上的投影方法。
与圆柱投影法相比,圆锥投影法更适用于大范围和高纬度地区的地图制作。
圆锥投影法将地球表面的地理信息投影到一根垂直于地球的圆锥上,然后再展开成平面地图。
圆柱的切割与投影问题研究引言:在几何学中,圆柱是一种常见的几何体,具有重要的应用价值。
研究圆柱的切割与投影问题,可以帮助我们理解圆柱体的性质,探索其在实际应用中的表现。
本文将重点讨论圆柱的切割问题和投影问题,并对其进行深入研究。
一、圆柱的切割问题:圆柱体的切割问题是指如何将圆柱体分割为不同的部分。
根据切割的方式和位置,我们可以研究圆柱的切割问题,以便更好地理解其结构和特性。
1.1 直截切割:直截切割是指将圆柱体沿着其轴线方向进行切割。
这种切割方式可以得到一系列平行截面,每个截面都是圆形。
通过分析每个截面的半径和形状,我们可以研究圆柱体内部的空间结构,探索圆柱体的体积和表面积等性质。
1.2 斜切割:斜切割是指将圆柱体以某个角度倾斜后再进行切割。
这种切割方式可以得到椭圆形截面,其长短轴可以通过切割角度和圆柱体的高度计算得出。
通过研究椭圆形截面的性质,我们可以进一步深入探索圆柱体的结构。
二、圆柱的投影问题:圆柱体的投影问题是指在特定的投影条件下,圆柱体在不同平面上的投影形状。
研究圆柱体的投影问题可以帮助我们理解物体在不同角度或位置下的视觉表现,为实际应用提供参考。
2.1 直射投影:直射投影是指将圆柱体在光线直线照射下在平面上投影的形状。
根据圆柱体的位置和投射角度,我们可以得到不同的投影形态。
常见的直射投影形式有圆形、椭圆形和矩形等。
通过分析不同投影条件下的形状差异,我们可以探究圆柱的视觉变化和投影规律。
2.2 斜面投影:斜面投影是指将圆柱体在倾斜平面上投影的形状。
这种投影方式与圆柱体的倾斜角度有着密切的关系。
根据不同的倾斜角度,我们可以得到不同形状的投影面,从而研究圆柱体在不同倾斜平面下的视觉效果。
结论:通过对圆柱的切割与投影问题的研究,我们可以深入理解圆柱的结构和性质,探索其在实际应用中的表现。
圆柱的切割问题可以帮助我们了解其体积和表面积等特性,而投影问题则能够帮助我们分析圆柱在不同视角下的形状变化。
射影柱面方程
射影柱面方程是描述射影几何学中柱面的一种数学表达方式。
柱面是一个无限延伸的曲面,由一条直线(母线)沿着一个封闭曲线(准线)移动而形成。
射影柱面方程能够准确地描述柱面的形状和特征。
在射影柱面方程中,我们通常使用参数方程来表示柱面的曲线。
参数方程可以使用两个参数来描述柱面上的点的坐标。
通过选择合适的参数范围,我们可以描述出柱面上的所有点。
在柱面方程中,我们还可以通过改变参数的取值来控制柱面的特征。
例如,改变参数的取值可以改变柱面的曲率或者形状。
这使得射影柱面方程成为了研究柱面性质和应用的重要工具。
射影柱面方程在几何学和计算机图形学中都有广泛的应用。
在几何学中,射影柱面方程可以用来研究曲面的形状和性质。
在计算机图形学中,射影柱面方程可以用来生成逼真的三维模型和动画。
射影柱面方程是描述柱面的一种数学表达方式,具有广泛的应用。
通过使用参数方程,我们可以准确地描述柱面的形状和特征。
射影柱面方程在几何学和计算机图形学中都有重要的应用,可以帮助我们研究和生成逼真的三维模型和动画。
高中数学立体几何的投影问题分析与解决立体几何是数学中的一个重要分支,它研究的是空间中的各种几何图形及其性质。
而在立体几何中,投影问题是一个常见且重要的考点。
投影问题可以说是立体几何中的一个难点,也是高考中的热门考点之一。
本文将从投影问题的基本概念入手,通过具体题目的举例,分析投影问题的解题思路和技巧,帮助高中学生或家长更好地理解和解决这类问题。
首先,我们来了解一下投影问题的基本概念。
在立体几何中,投影是指一个物体在给定方向上的影子。
具体地说,当一个光线垂直于一个平面照射到一个物体上时,物体在该平面上的投影就是物体的影子。
根据光线的方向不同,投影可以分为平行投影和中心投影两种。
接下来,我们通过具体题目来进一步分析和解决投影问题。
假设有一个正方体ABCD-A'B'C'D',其中ABCD为正方体的底面,A'B'C'D'为正方体的顶面,连接两个底面对应的顶点,得到线段AA'、BB'、CC'、DD',如下图所示。
(图略)现在,我们来解决以下几个问题:问题一:求线段AA'在平面ABCD上的投影。
解析:根据题目中的要求,我们需要求线段AA'在平面ABCD上的投影。
由于线段AA'与平面ABCD平行,所以它的投影与线段AA'的长度相等。
因此,线段AA'在平面ABCD上的投影为AA'。
问题二:求线段AA'在平面A'B'C'D'上的投影。
解析:同样地,由于线段AA'与平面A'B'C'D'平行,所以它的投影与线段AA'的长度相等。
因此,线段AA'在平面A'B'C'D'上的投影也为AA'。
通过以上两个问题的解答,我们可以发现,当一个线段与平面平行时,它的投影与线段本身的长度相等。
曲线投影柱面方程的推导是一个涉及数学知识的复杂问题,需要运用高等数学的相关理论和知识进行推导。
本文将以此为主题,按照以下内容进行详细阐述。
一、概述在几何学中,曲线在空间中运动时,其投影在平面上形成的图形往往是一个柱面。
而我们在研究曲线的投影柱面时,往往需要求得其方程,以便对其性质进行更深入的研究。
二、曲线的参数方程1. 曲线在空间中运动时,通常可以用参数方程来描述其运动轨迹。
2. 假设曲线的参数方程为x=x(t),y=y(t),z=z(t),其中t为参数。
三、曲线在柱面上的投影1. 当曲线在空间中运动时,其投影在平面上形成柱面。
2. 我们需要求得曲线投影柱面的方程,以便准确描述曲线在平面上的投影图形。
四、柱面方程的求解1. 求解曲线在xoy平面上的投影,即可得到柱面方程。
2. 假设曲线在xoy平面上的投影为(x,y),则有x=f(t),y=g(t)。
五、曲线在xoy平面上的投影1. 将曲线的参数方程代入x=f(t),y=g(t)。
2. 可得曲线在xoy平面上的投影。
六、柱面方程的推导1. 根据曲线在xoy平面上的投影,可以求得曲线投影柱面的方程。
2. 假设曲线在xoy平面上的投影为P(x,y),则曲线投影柱面的方程为x=f(x,y),y=g(x,y)。
七、柱面方程的应用1. 求得曲线投影柱面方程后,我们可以利用该方程对曲线在平面上的投影进行更深入的研究。
2. 通过对曲线投影柱面方程的分析,可以得出曲线在平面上的投影的形状、性质等重要信息。
八、结论通过以上推导和分析,我们得出了曲线投影柱面方程的求解方法及其应用。
这对于几何学和数学研究有着重要的理论意义和实际应用价值。
通过以上内容的讨论,我们对曲线在xoy平面上的投影柱面方程有了初步的了解。
希望本文的内容能够对相关领域的研究和学习有所帮助。
九、曲线在空间中的参数方程在前面的内容中,我们提到了曲线可以用参数方程来描述其在空间中的运动轨迹。
现在我们将对曲线在空间中的参数方程进行更深入的讨论,以便更好地理解曲线的运动轨迹。
第31卷第4期2009年12月 湘潭师范学院学报(自然科学版)Journa l o f X i a ng t a n Nor m a lUn i ve rs it y(Na tura lS c i e nc e Ed iti o n) Vo.l 31No .4De c.2009对投影柱面教学的探讨*刘兴元,何宜军(邵阳学院理学与信息科学系,湖南邵阳422400)摘 要:M a t he m a ti ca 软件的精华在于符号式运算处理与绘图,在投影柱面教学中,借助于多媒体平台,利用M athema ti 2ca 软件的绘图功能进行辅助教学,有利于增强教学内容的直观性,加深对所学内容的理解,提高学生解决实际问题的能力。
关键词:M a t he m a ti ca 软件;投影柱面;绘图中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0231(2009)04-0210-03纵观高等数学[1]下册的教学内容,求空间图形的体积、求空间曲面的面积可以转化为其在相应投影区域上的二重积分;对面积的曲面积分要转化为求曲面在其投影区域上的二重积分;对坐标的曲面积分也要转化为求曲面在其投影区域上的有向二重积分;甚至求在空间闭曲线上对坐标的曲线积分,可以通过斯托克斯公式先转化为空间曲线所围空间曲面上的对坐标的曲面积分或空间曲线所围曲面上的对面积的曲面积分,再转化为计算在曲面投影区域上的二重积分;求空间物体的质心、空间物体对坐标轴的转动惯量以及空间物体对质点的引力等等,都可以转化为在其所围立体区域上的三重积分,而相应的三重积分的计算(不管是利用直角坐标、柱面坐标还是球面坐标)都要将空间图形投影到坐标面上,再由投影区域来确定积分变量x,y,z ,或Q ,H ,z 或H ,r ,U 的变化范围,故在重积分的计算和应用与曲面积分的计算中,都需要确定一个曲面或立体在坐标面上的投影。
只有先确定了某立体或某曲面在坐标面上的投影区域,才能将重积分、曲线积分、曲面积分转化二次积分或三次积分来计算。
由此可以看出/投影柱面0教学的重要性。
用手工绘制空间曲线、空间曲面的图形及空间曲面所围成的空间区域的图形是相当困难的,然而用M athe ma tica [2]软件的绘图命令可以快速做出其图形,借于直观图形可以帮助学生加深对所学知识的理解。
1 传统方法下的投影柱面的教学显然,要确定空间立体或空间曲面在某坐标面上的投影区域,一般先要确定围成空间图形的曲面的交线在某坐标面上的投影曲线,而投影曲线所围的平面区域即为空间图形在某坐标面上的投影区域。
在传统方式的教学中,我们都知道,设空间曲线C 的一般方程为F (x,y,z)=0G(x,y,z)=0,(1)从(1)中消去变量z 所得的方程为H (x,y )=0。
(2)而(2)表示一个母线平行于z 轴的柱面,这个柱面必定包含曲线C 。
以空间曲线C 为准线、母线平行于z 轴(即垂直于xoy 面)的柱面叫做空间曲线C 关于xoy 面的投影柱面,投影柱面与xoy 面的交线叫做空间曲线C 在xoy 面上的投影曲线,或简称为投影。
故方程(2)所表示的柱面必定包含投影柱面,而方程H (x,y)=0z =0(3)所表示的曲线即是空间曲线C 在xoy 面上的投影。
同理,从方程组(1)中消去变量x 或变量y,再分别和x =0或y =0联立,我们就可以得到空间曲线C 在yoz 面或xoz 面上的投影的曲线方程:210*收稿日期:2009-09-30基金项目:邵阳学院教改研究课题(2009J G17)作者简介:刘兴元(1963-),男,湖南邵阳人,副教授,研究方向:微分方程及应用。
R(y,z)=0 x=0或T(x,z)=0y=0。
上述内容看似简单,其实不然。
根据多年教学情况来看,讲完上述内容及书中的例题后,发现学生对所学的内容掌握不够,具体表现在求重积分、求曲面的面积和求曲面积分时,不能准确地确定积分区域(即空间图形的投影区域),甚至出现错误,究其原因是学生缺乏空间想象能力,对积分区域的确定原理和方法理解不够透彻,不能很好的绘制空间曲面、空间曲线与积分区域的图形。
鉴于此,我们引入Ma the ma tica 软件,作出空间曲面与空间曲线的图形[3],从直观上帮助学生理解积分区域的确定方法。
2多媒体平台下的投影柱面的教学在多媒体平台下,先演示上述教学内容,再借助于Ma the ma tica软件的绘图功能,显示空间曲线、空间曲面、及空间曲面所围立体在坐标面的投影曲线与投影区域。
下面试举2例来说明在多媒体平台下投影柱面的教学方法。
例1:求锥面z=x2+y2被柱面z2=2x所割下的部分曲面在xoy面上的投影区域。
解:锥面和柱面的交线为C:z=x2+y2z2=2x,消去z得x2+y2=2x,这是空间曲线C关于xoy面的投影柱面,空间曲线C在xoy面上的投影曲线为(x-1)2+y2=1z=0,这是xoy面上以(1,0)为圆心,半径为1的一个圆,于是锥面被柱面割下的部分曲面在xoy面上的投影,就是该圆在xoy面上所围的部分(x-1)2+y2[1z=0。
按上述方法讲解,许多学生不能理解,特别是不能借助于图形来直观观察,因为不能用手工绘制其图形,还有部分学生认为两曲面的交线是一个圆。
但若借助于Ma the ma tica软件的绘图功能则上述问题便迎刃而解。
在M athe m atica的工作窗口中输入下列命令<<GraphicsG`raph ics3D`g1=Para me tr icP lot3D[{r*Cos[t],r*Si n[t],r},{r,0,2.5},{,t-P,i Pi},D isp layFunc tion I dentity]; g2=Para me tr icP lot3D[{z^2/2,v,z},{z,-2.2,2.2},{v,-2,2},D isp layFunction Identity];Show[g1,g2,D isp layFunction$D isplayFunction]并运行就得到两曲面所围成的空间图形,如图1(a)。
在M athe m atica的工作窗口中接着输入命令Pa ra me tricP lot3D[{1+Cos[u],Sin[u],Sqrt[2+2Cos[u]]},{u,0,2Pi}]并运行就能得到两曲面的交线的图形,见图1(b)。
接着,在M athe m atica的工作窗口中输入命令Shadow[%,XShado w Fa lse,YShadow Fa lse,ZShadowPosition-0.5]并运行该命令,就得到两曲面的交线在xoy面上的投影曲线,见图1(c)。
图1锥面被柱面割下部分曲面图形211例2:求球面x2+y2+z2=4被柱面x2+y2=2x所割下的部分曲面在xoy面上的投影区域。
解:球面和柱面的交线为C:x2+y2+z2=4x2+y2=2x,显然,空间曲线C关于xoy面的投影柱面方程为x2+y2=2x,因此,球面被柱面割下部分曲面在xoy面上的投影区域为(x-1)2+y2[1z=0。
在M at h e matica的工作窗口中输入下列命令<<G raphicsG`raph ics3D`g1=Para me tricPlot3D[{2Si n[u]*Cos[v],2Si n[u]*Si n[v],2Cos[u]},{u,0,Pi},{v,0,2P i},D isplay2 Functi o n Identity];g2=Para me tricPlot3D[{1+Cos[u],Sin[u],v},{u,-P,i P i},{v,-2.2,2.2},D isplayFuncti o n I dentity]; Show[g1,g2,D isplayFunction$D i s playFuncti o n]并运行就得到两曲面所围成的空间图形,如图2(a)。
在M at h e matica的工作窗口中接着输入命令g1=Para me tricPlot3D[{1+Cos[u],Sin[u],Sqrt[2-2Cos[u]]},{u,0,2P i},D isplayFunction Identity];g2=Para me tricPlot3D[{1+Cos[u],Sin[u],-Sqrt[2-2Cos[u]]},{u,0,2Pi},D isp l a yFuncti o n I dentity];Show[g1,g2,D isplayFunction$D isplayFuncti o n]并运行就能得到两曲面的交线的图形,见图2(b)。
接着,在M athe mati c a的工作窗口中输入命令Shado w[%,XShado w False,YShadow False,Z Shado wPositi o n-0.5]并运行该命令,就得到两曲面的交线在xoy面上的投影曲线,见图2(c)。
从而确定了投影区域。
图2球面与柱面相交之图形通过比较可以看出,在投影柱面的教学中引入M athe matica软件进行辅助教学,较之传统的教学方法相比,直观性大大加强,使学生对于空间曲线的图形,以空间曲线为准线的柱面(即投影柱面)、空间曲线的投影、空间曲面所围成的空间图形的投影区域有了一个明确的了解,这为后续内容的学习打下了一个坚实的基础。
参考文献:[1]同济大学数学系.高等数学(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2007.[2]洪维恩.数学运算大师M athe m atica4[M].北京:人民邮电出版社,2002.[3]章栋恩,许晓革.高等数学实验[M].北京:高等教育出版社,2004.[4]刘兴元.M a t he m a ti ca软件的绘图功能在高等数学教学中应用示例[J].邵阳学院学报,2008,5(4):41-44.212。