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गणित · शब्दावली

स्पर्श समतल क्या है?

अन्य नाम: इकाई अभिलंब

परिभाषा 19.4 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 2 · अध्याय 19 — पृष्ठ

मान लीजिए σ\sigma (u0,v0)(u_0, v_0) पर नियमित है, M0=σ(u0,v0)M_0 = \sigma(u_0, v_0)स्पर्श समतल TM0ST_{M_0}S वह समतल है जो M0M_0 से होकर जाता है और Vect(σu,σv)\operatorname{Vect}(\sigma_u, \sigma_v) से दिशित है ((u0,v0)(u_0, v_0) पर आंशिक अवकलज)। इकाई अभिलंब है

n(u0,v0)=σuσvσuσv.n(u_0, v_0) = \frac{\sigma_u \wedge \sigma_v} {\norm{\sigma_u \wedge \sigma_v}} .

उदाहरण

उदाहरण 19.6 (हेलिकॉइड का स्पर्श समतल)

हेलिकॉइड σ(u,v)=(vcosu, vsinu, au)\sigma(u, v) = (v\cos u,\ v\sin u,\ au) के लिए, बिंदु σ(0,1)=(1,0,0)\sigma(0, 1) = (1, 0, 0) पर:

σu=(0, 1, a),σv=(1, 0, 0),σuσv=(0, a, 1),\sigma_u = (0,\ 1,\ a), \qquad \sigma_v = (1,\ 0,\ 0), \qquad \sigma_u \wedge \sigma_v = (0,\ a,\ -1),

अतः स्पर्श समतल ay=za\,y = z है। उसमें पूरा क्षैतिज रेखक {(t,0,0)}\{(t, 0, 0)\} समाया है (दिशा σv\sigma_v): अभ्यास 19.1 के शंकु की तरह, सरल रेखाओं से रेखित कोई भी पृष्ठ अपने हर रेखक को उसके अनुदिश स्पर्श समतल के भीतर रखता है। दूसरी स्पर्शी दिशा σu\sigma_u कुंडली uσ(u,1)u \mapsto \sigma(u, 1) का वेग है: एक चार्ट, दो खींचे गए वक्र, और पूरा स्पर्श समतल जनितप्रतिज्ञप्ति 19.5 काम करती हुई।

उदाहरण 19.8

गोले x2+y2+z2=R2x^2 + y^2 + z^2 = R^2 के लिए: f=2(x,y,z)\nabla f = 2(x, y, z), अतः M0M_0 पर स्पर्श समतल त्रिज्या OM0\vect{OM_0} के लांबिक है — यही वह शास्त्रीय तथ्य है कि त्रिज्या और स्पर्श समतल परस्पर लंब होते हैं, और समीकरण M0,M=R2\langle M_0, M\rangle = R^2 है।

उदाहरण 19.9 (ग्राफ़ का स्पर्श समतल)

(x0,y0)(x_0, y_0) पर z=f(x,y)z = f(x, y) के लिए: F(x,y,z)=f(x,y)zF(x,y,z) = f(x,y) - z पर प्रतिज्ञप्ति 19.7 लगाने पर,

z=f(x0,y0)+fx(x0,y0)(xx0)+fy(x0,y0)(yy0),z = f(x_0, y_0) + f_x(x_0, y_0)(x - x_0) + f_y(x_0, y_0)(y - y_0) ,

अर्थात् प्रथम-कोटि टेलर प्रसार का आनत भाग — स्पर्श समतल अवकल का ग्राफ़ है, जैसा होना ही चाहिए।

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