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数学
题目

6. 将xOz坐标面上的圆 ^2+(z)^2=9 绕z轴旋转一周,求所生成的旋转曲面的方程.

题目解答

答案

答案: x^{2}+y^{2}+z^{2}=9 解析: \\sqrt{x^{2}+y^{2}} 替圆方程 x^{2}+y^{2}=9 中的x,得 (\\pm \\sqrt{x^{2}+y^{2}})^{2}+z^{2}=9 即 x^{2}+y^{2}+z^{2}=9 知识点:本题考察曲线绕坐标轴旋转的曲面方程

解析

考查要点:本题主要考查旋转曲面的方程求解方法,特别是平面曲线绕坐标轴旋转时的方程推导。

解题核心思路:
当平面曲线绕某一坐标轴旋转时,曲面上任意一点的坐标与原曲线上的对应点坐标之间存在特定关系。对于绕z轴旋转的情况,原曲线中的x会被替换为$\sqrt{x^2 + y^2}$,而z保持不变。

破题关键点:

  1. 明确原曲线所在的平面(本题为xOz平面,y=0)。
  2. 理解旋转后曲面上任意点$(x, y, z)$的几何意义:原曲线上对应点的x坐标在旋转后扩展为$\sqrt{x^2 + y^2}$。
  3. 将原方程中的x替换为$\sqrt{x^2 + y^2}$,保持其他变量不变。

原曲线为xOz平面上的圆$x^2 + z^2 = 9$,绕z轴旋转后,曲面上任意一点$(x, y, z)$满足以下条件:

  1. 该点在旋转过程中,其x-y平面上的投影$(x, y)$对应原曲线上的某个点$(x_0, 0)$,其中$x_0 = \sqrt{x^2 + y^2}$。
  2. 原曲线方程中的$x$被替换为$\sqrt{x^2 + y^2}$,代入原方程得:
    $(\sqrt{x^2 + y^2})^2 + z^2 = 9$
  3. 化简方程:
    $x^2 + y^2 + z^2 = 9$

结论:旋转曲面的方程为$x^2 + y^2 + z^2 = 9$,表示以原点为中心、半径为3的球面。

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