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。
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。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。
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
即
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。