求曲面z=1+χ2+y2上任一点(χ0,y0,z0)的切平面与z=χ2+y2所围成立体Ω的体积,以及当(χ0,y0,z0)=(0,0,1)时Ω的表面积.

admin2018-06-12  36

问题 求曲面z=1+χ2+y2上任一点(χ0,y0,z0)的切平面与z=χ2+y2所围成立体Ω的体积,以及当(χ0,y0,z0)=(0,0,1)时Ω的表面积.

选项

答案①先求曲面z=1+χ2+y2在[*]点(χ0,y0,z0)处的切平面方程为 z=z0+2χ0(χ-χ0)+2y0(y-y0), 即z=1-χ02-y02+2χ0χ+2y0y. ②再求切平面与z=χ2+y2的交线在χy平面上的投影,由 [*] 消去z得(χ-χ0)2+(y-y0)2=1. 因此投影曲线为(χ-χ0)2+(y-y0)=1,z=0. ③求立体的体积. 记D:(χ-χ0)2+(y-y0)2≤1,则切平面与z=χ2+y2所围成立体的体积 V=[*][(1-χ02-y02+2χ0χ+2y0y)-(χ2+y2)]dχdy =[*]{1-[(χ-χ0)2+(y-y0)2]}dχdy=π-[*], [*] ④当(χ0,y0,z0)=(0,0,1)时求Ω的表面积. Ω的表面由平面部分S1:z=1(χ2+y2≤1)及旋转抛物面部分S2:z=χ2+y22+y2≤1)组成,记D:χ2+y2≤1,则 S1的面积A2=π, S2的面积 [*] 因此,表面积A=A1+A2=[*]π.

解析
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