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曲面法向量怎么求

求曲面某一點的法向量,通常有兩種方法,分別是基於隱式方程和基於參數方程的方法。具體操作如下:

基於隱式方程。如果曲面由方程F(x,y,z)=0決定,那麼在某一點M(x_0,y_0,z_0)處的法向量可以通過求該方程對x、y、z的偏導數來獲得。具體來說,法向量可以表示爲 \vec{n} = \left(\frac{\partial F}{\partial x}, \frac{\partial F}{\partial y}, \frac{\partial F}{\partial z}\right)。

基於參數方程。如果曲面是由參數方程r(u,v)定義的,那麼其法向量可以通過求該參數方程對u和v的偏導數,然後計算這兩個偏導數的叉乘來獲得。即 \vec{n} = \frac{\partial r}{\partial u} \times \frac{\partial r}{\partial v}。

法向量的方向並不唯一,通常可以取單位法向量。單位法向量可以通過將法向量除以其模長來獲得,即 \vec{n}_{unit} = \frac{\vec{n}}{|\vec{n}|}。此外,法向量在幾何學中有重要應用,如計算斜線與平面所成角、求二面角、計算點到面的距離等。