坐标面上的投影

1 某立体在坐标面上的投影
下图中的立体由蓝色的上半球面和紫色的圆锥面所围成。请求出该立体在面上的投影。

蓝色的上半球面和紫色的圆锥面围成的立体

(1)求解思路。根据本题中的立体的特点进行分析,若存在有如下特点的柱面,
  • 该柱面的平行于轴、面上
  • 该柱面恰好包裹着上述立体,即该柱面包含上半球面和圆锥面的交线

那么该柱面在面上的就是该立体在面上的投影的边缘曲线,如下图所示。

正好包裹着该立体的柱面

所以首要任务就是求出该柱面,从而就可以得到该立体在面上的投影。

        (2)求出包裹立体的柱面。根据,可知上半球面和圆锥面的交线为:

消去上述方程组中的可得包含交线的,也就是(1)中要求的柱面。该柱面与面的交线,或者说该柱面在面上的,或者说要求的立体在面上的投影的边缘曲线如下:

所以要求的立体在面上的投影为,如下图所示。

该立体在面上的投影

2 空间曲线在坐标面上的投影
请求出空间曲线面上的投影。 如下图所示,题目中的空间曲线是蓝色球面和紫色球面的交线,也就是其中黑色的圆。

空间曲线是蓝色球面、紫色球面的交线,即图中的黑色圆

根据题目中空间曲线的方程组,也就是上述交线的方程组,用第一个式子减去第二个式子并化简可得,回代第一个式子后可以消去,这样就得到了。该柱面包含该空间曲线,其与面的交线就是该空间曲线在面上的投影(这里空间曲线和投影相交了,为了区别将投影用红色标出),如下图所示。

空间曲线(黑色圆)在面上的投影

因此该空间曲线在面上的投影为

关注马同学
马同学高等数学
微信公众号:matongxue314