旋转曲面的方程

1 旋转曲面
某平面曲线绕其平面上的一条定直线旋转一周所成的曲面称为 旋转曲面 (Rotational surface),该平面曲线称为 旋转曲面的母线 (Generating line of rotational surface),该定直线称为 旋转曲面的轴 (Axis of rotational surface)。

比如在下图中,左侧是面内的某曲线,右侧是将该曲线作为母线,绕轴旋转一周得到的旋转曲面。

将左侧面内的某曲线作为母线,绕轴旋转一周后得到右侧的旋转曲面

2 旋转曲面的方程

下面详细推导下面上的曲线轴旋转一周所成的旋转曲面的方程,其它的情况可自行举一反三,后面的例子中也会有所涉及。

以下图为例,其中有面上的曲线及其上的任一点,以及曲线轴旋转一周所成的某旋转曲面,还有点旋转后所得的该旋转曲面上的任一点

设曲线的方程为点的坐标为点的坐标为,可推出:

  • 点为曲线上的任一点,所以有
  • 点由点绕轴旋转所得,该变换过程不会改变坐标,所以有
  • 点由点绕轴旋转所得,该变换过程也不会改变和轴的距离,所以点与轴的距离等于以点与轴的距离,如下图所示。

    从而可以推出:

综上,所以有:

也就是说,满足方程。因为点是旋转曲面上的任一点,所以也是该旋转曲面的方程。

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