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密切平面

发布时间:2023-09-15 15:42:33

密切平面

对于空间曲线而言,过曲线上一点有无数多个切平面,其中有一个最贴近曲线的切平面,被称为密切平面,它在讨论曲线的性质时有很重要的作用。

密切平面定义

密切平面(osculating plane):

过空间曲线上P点的切线和曲线上与P点的邻近一点Q可作一平面σ,当Q点沿着曲线趋近于P时,平面σ的极限位置π称为曲线在P点的密切平面。

等价定义:

过空间曲线上点P和曲线上它充分靠近的点

作一平面。当

独立的趋近于零时,平面的极限位置称为曲线的P点处的密切平面。

密切平面计算公式

1、曲线用一般参数表示

给出

类的曲线(C)

如图1所示,密切平面的方程为:

其中

表示P点的密切平面上任意一点的向径。

用行列式表示为

2、曲线用自然参数表示

给出

类的曲线(C)

则曲线(C)在

点的密切平面的方程是

用行列式表示为

3、曲线用基本向量表示

为曲线在一点的单位切向量,和主法向量。

密切平面计算实例

例:求螺线 x=cost,y=sint,z=t 上点(1,0,0)的密切平面

解:在(1,0,0)点,t=0.并将t=0带入各阶导数求得

= (cost,sint,t),

= (1,0,0);

= (-sint,cost,1),

= (0,1,1);

= (-cost,-sint,0),

= (-1,0,0);

所求密切平面的方程为

密切平面性质及意义

1、密切平面对弧长s的变化率为

,即扰率的绝对值。刻画了曲线偏离密切平面的程度,即曲线的扭曲程度。

2、若曲线为平面曲线,那么它在每一点的密切平面都是曲线所在的平面。反之,曲线的密切平面固定,则曲线为平面曲线。

3、密切平面、法平面、从切平面所构成的图形称为曲线的基本三棱形。

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