题目
1. 已知曲面z=4-x^2-y^2上点P处的切平面平行于平面2x+2y+z-1=0,则点P的坐标为____.A. (1,-1,2)B. (-1,1,2)C. (1,1,2)D. (-1,-1,2)
1. 已知曲面$z=4-x^{2}-y^{2}$上点P处的切平面平行于平面2x+2y+z-1=0,则点P的坐标为____.
A. (1,-1,2)
B. (-1,1,2)
C. (1,1,2)
D. (-1,-1,2)
题目解答
答案
C. (1,1,2)
解析
本题考查曲面的切平面相关知识,解题的关键思路是先求出曲面的法向量,再根据切平面与已知平面平行,其法向量也平行这一性质来确定点$P$的坐标。
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设$F(x,y,z)=4 - x^{2} - y^{2}-z$,根据求偏导数的公式$(X^n)^\prime=nX^{n - 1}$,分别对$x$、$y$、$z$求偏导数:
- 对$x$求偏导数:$F_{x}=\frac{\partial F}{\partial x}=-2x$;
- 对$y$求偏导数:$F_{y}=\frac{\partial F}{\partial y}=-2y$;
- 对$z$求偏导数:$F_{z}=\frac{\partial F}{\partial z}=-1$。
所以曲面$z = 4 - x^{2} - y^{2}$在点$P(x,y,z)$处的法向量$\vec{n}=(F_{x},F_{y},F_{z})=(-2x,-2y,-1)$。
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已知平面$2x + 2y + z - 1 = 0$,其法向量$\vec{m}=(2,2,1)$。
因为曲面在点$P$处的切平面平行于平面$2x + 2y + z - 1 = 0$,所以两平面的法向量平行,即$\vec{n}$与$\vec{m}$平行。
两个向量平行,则对应坐标成比例,可得$\frac{-2x}{2}=\frac{-2y}{2}=\frac{-1}{1}$。 -
求解上述比例式:
- 由$\frac{-2x}{2}=\frac{-1}{1}$,交叉相乘可得$-2x=-2$,解得$x = 1$;
- 由$\frac{-2y}{2}=\frac{-1}{1}$,交叉相乘可得$-2y=-2$,解得$y = 1$。
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将$x = 1$,$y = 1$代入曲面方程$z = 4 - x^{2} - y^{2}$,可得$z=4 - 1^{2}-1^{2}=4 - 1 - 1 = 2$。
所以点$P$的坐标为$(1,1,2)$。