椭圆抛物面椭圆抛物面椭圆抛物面是一种特殊的曲面，由一个椭圆绕其长轴旋转而形成。
它是数学中的一个重要概念，具有广泛的应用。
首先，我们来看看椭圆抛物面的定义。
椭圆抛物面是一个平面曲线，其定义为到一个定点和一条定直线的距离之比为常数。
椭圆抛物面的形状是一个平滑的曲线，具有对称性和美学上的吸引力。
椭圆抛物面最早由希腊数学家阿波罗尼乌斯在公元前二世纪提出。
他发现了椭圆抛物面的重要性，并研究了它的性质和应用。
椭圆抛物面在天文学、物理学、工程学等领域都有重要的应用。
在天文学中，椭圆抛物面被广泛应用于描述天体运动。
行星的轨道通常是椭圆抛物面，而太阳则位于椭圆抛物面的一个焦点上。
根据行星的质量和速度，可以通过椭圆抛物面的方程来计算其轨道。
在物理学中，椭圆抛物面用于描述物体在地球上自由落体运动的轨迹。
当物体在一个引力场中自由下落时，其轨迹就是一个椭圆抛物面。
这个概念在研究天体运动、物体抛射、空气力学等方面有着重要的应用。
在工程学中，椭圆抛物面也有广泛的应用。
例如，在天线的设计中，椭圆抛物面被用作反射器的形状，以便更好地聚焦无线电波。
此外，椭圆抛物面在光学、声学等领域也有重要的应用。
除了应用领域，椭圆抛物面本身的数学性质也非常有趣。
椭圆抛物面是一个二次曲面，其方程可以用二次方程表示。
它有两个焦点和一个顶点，这些点对于椭圆抛物面的性质和构造非常重要。
椭圆抛物面还具有一些重要的性质。
例如，椭圆抛物面上的每一个点都等于焦点到该点的距离与定直线到该点的距离之比。
此外，椭圆抛物面还具有反射性质，即从一个焦点射入的光线会经过定直线反射到另一个焦点上。
这个性质在望远镜、抛物面反射器等设备中有重要的应用。
总之，椭圆抛物面是一个重要的数学概念，具有广泛的应用。
它在天文学、物理学、工程学等领域都发挥着关键作用，对于研究和解决实际问题具有重要意义。
椭圆抛物面的数学性质和应用值得我们深入研究和探索。
通过理解和应用椭圆抛物面，我们可以更好地理解自然界和优化工程设计，推动科学技术的发展。
§4.6 抛物面一、椭圆抛物面1．在直角坐标系下,由方程+＝2z所表示的曲面叫做椭圆抛物面, 该方程叫做椭圆抛物面的标准方程, 其中a, b为任意正常数.2. 椭圆抛物面的图形（如图4-7）.(1) 曲面的对称性：椭圆抛物面关于yOz, zOx坐标面以及z轴对称, 但它没有对称中心, 它与对称轴交于点(0, 0, 0), 这点叫做椭圆抛物面的顶点.(2) 曲面与坐标轴的交点：椭圆抛物面通过坐标原点, 且除原点外, 曲面与三坐标轴没有别的交点.(3) 曲面的存在范围：椭圆抛物面全部在xOy坐标面的一侧, 即在z≥0的一侧.(4) 被坐标面截得的曲线①②③①表示一点(0, 0, 0), 而②与③分别为xOz与yOz坐标面上的抛物线, 它们有着相同的顶点和相同的对称轴即z轴, 开口都向着z轴的正向,都叫做椭圆抛物面的主抛物线.(5) 被坐标平面的平行平面所截得的曲线：用平行于xOy坐标面的平行平面z＝h(h>0)来截椭圆抛物面, 得截线方程为+＝1. ④椭圆抛物面可看成是由椭圆族④所生成, 这族椭圆中的每一个椭圆所在的平面与xOy坐标面平行, 两顶点分别在双曲线②与③上.用平行于xOz坐标面的平面y＝k来截割椭圆抛物面,所截得的曲线为抛物线用平行于yOz坐标面的平面来截椭圆抛物面所得的截线也是抛物线.若a＝b, 则椭圆抛物面就是旋转抛物面.3. 椭圆抛物面的参数方程为(u, v是参数)二、双曲抛物面1. 在直角坐标系下, 由方程－＝2z所表示的曲面叫做双曲抛物面, 如图5-8, 该方程叫做双曲抛物面的标准方程, 其中a, b 为任意正常数.2. 双曲抛物面的图形（如图4-8）.(1) 曲面的对称性：双曲抛物面关于xOz坐标面, yOz坐标面以及z轴都对称, 但它没有对称中心.(2) 曲面与坐标轴的交点：双曲抛物面通过原点, 且除原点外与三坐标轴没有其它交点.(3) 被坐标面所截得的曲线：双曲抛物面被xOy坐标面截得的曲线方程为⑤这是一对相交于原点的直线与被xOz与yOz坐标面截得的曲线方程分别为⑥⑦这两抛物线叫做双曲抛物面的主抛物线, 它们有着相同的顶点与相同的对称轴, 即z轴, 但开口方向相反.(4) 被坐标面的平行平面所截得的曲线：用平行于xOy坐标面的平面z＝h来截割双曲抛物面, 得截线方程为⑧这是双曲线, 当h>0时, 双曲线⑧的实轴与x轴平行, 虚轴与y轴平行, 顶点(±a, 0, h)在主抛物线⑥上; 当h<0时,双曲线⑧的实轴与y轴平行, 虚轴与x轴平行, 顶点(0, ±b,h)在主抛物线⑦上.用分别平行于xOz与yOz坐标面的平面y＝k与x＝t来截曲面,其截线都是抛物线, 方程分别为⑨⑩抛物线⑨的对称轴平行于z轴, 且开口方向与z轴正向相同, 顶点(0, k, －)在主抛物线⑦上; 抛物线⑩的对称轴也平行于z轴, 但开口方向与z轴的正向相反, 顶点(t, 0,)在主抛物线⑥上.双曲抛物面也叫做马鞍曲面.椭圆抛物面与双曲抛物面统称为抛物面, 它们都没有对称中心,所以又都叫做无心二次曲面.3. 双曲抛物面的参数方程为(u, v为参数)例1. 在空间直角坐标系中, 求与直线l1：＝＝和l2：＝＝共面且与平面π：x－y－5＝0平行的直线所组成的轨迹.解：设满足条件的直线方程为＝＝，由直线与l1共面得＝0,或 (4y0＋z0－4)X＋(－4x0＋z0＋4)Y＋(－x0－y0＋z)Z=0. ①由直线与l2共面得＝0,或z0X＋z0Y＋(―x0―y0)Z＝0. ②由直线平行于平面π得X－Y＝0. ③因为X, Y, Z不全为零, 所以由上面①、②、③构成的齐次线性方程组应有非零解, 因而＝0,化简得x02－y02＝z0.其中 (x0, y0, z0) 表示所求直线上的点, 从而满足条件的直线所组成的轨迹是双曲抛物面x2－y2＝z.例2. 适当选取坐标系, 求下列轨迹的方程：(1) 到一定点和一定平面距离之比等于常数的点的轨迹;(2) 与两给定异面直线等距离的点的轨迹,已知两异面直线之间的距离为2a, 夹角为2α.解:(1) 设定点到定平面的距离为h>0, 常数c>0. 取定平面为xOy平面, z轴垂直于定平面并通过定点建立直角坐标系, 设定点坐标为(0, 0, h), 动点坐标为(x, y, z), 依题意有，化简整理得x2+y2+(1－c2)z2－2hz＋h2＝0.讨论：当h＝0时, 方程为x2+y2+(1－c2)z2＝0,(i) c>1时为圆锥面;(ii) c＝1时为z轴;(iii) c<1时为一点(0, 0, 0).当h≠0时,(i) c>1时为旋转双叶双曲面;(ii) c＝1时为旋转抛物面;(iii) c<1时为旋转椭球面.(2) 取两异面直线的公垂线为z轴, 公垂线中点为原点, 并取轴与两异面直线成等角建立空间直角坐标系, 设公垂线与两异面直线的交点分别为E (0, 0, a), F (0, 0, －a).则两异面直线的方向矢量分别为＝{cosα, sinα, 0},＝{cosα,－sinα, 0}.设动点为P(x, y, z), 依题意有＝,即 |{cosα, sinα, 0}×{x, y, z－a}|＝|{ cosα, －sinα, 0}×{x, y, z+a}|,化简整理得2az＋xy sin2α＝0.该曲面表示一个双曲抛物面.例3. 画出下列方程所代表的图形：(1) ++z＝1; (2) z＝xy;解：(1) +＝－(z－1);(2) z不动, 把x, y轴绕z 轴旋转x =,y =,z=z'..则方程化为x'2－y'2＝z'.例4.画出下列各组曲面所围成的立体的图形：(1) y＝0, z＝0, 3x＋y＝6, 3x＋2y＝12, x＋y＋z＝6；(2) x2+y2＝z, 三坐标面, x＋y＝1;(3) x ＝, ＝x, y＝1；(4) x2＋y2＝1, y2＋z2＝1.解：如下图作业题：1. 判断下列方程表示什么曲面, 并画出草图.(1) 4y2＋z2＝4x；(2) 3x2－5y2+15z＝0 .2. 方程＋＝z (a>b>0, k为参数)表示一族无心二次曲，问k取何值时，二次。
