求曲面x2+2y2+3z2=21平行于平面x+4y+6z=1的切平面方程

问题描述:

求曲面x2+2y2+3z2=21平行于平面x+4y+6z=1的切平面方程

令F=x^2+2y^2+3z^2-21,求偏导数Fx=2x,Fy=4y,Fz=6z
设所求为M(x′ ,y′ ,z′)处切平面,法向量为{2x′ ,4y′,6z′),
已知平面法向量为{1,4,6}有2x′=4y′/4=6z′/6
y′=z′=2x′ ,代入曲线方程,x^2+2y^2+3z^2=21,有21x′ ^2=21
x′=±1,对应y′=z′=±2,
M为(1,2,2),切面方程为2(x-1)+8(y-2)+12(z-2)=0, x+4y+6z-21=0
M为(-1,-2,-2),切面方程为-2(x+1)-8(y+2)-12(z+2)=0, x+4y+6z+21=0

令F=x^2+2y^2+3z^2-21,求偏导数Fx=2x,Fy=4y,Fz=6z
设所求为M(x′ ,y′ ,z′)处切平面,法向量为{2x′ ,4y′,6z′),
已知平面法向量为{1,4,6}有2x′=4y′/4=6z′/6
y′=z′=2x′ ,代入曲线方程,x^2+2y^2+3z^2=21,有21x′ ^2=21
x′=±1,对应y′=z′=±2,
M为(1,2,2),切面方程为2(x-1)+8(y-2)+12(z-2)=0, x+4y+6z-21=0
M为(-1,-2,-2),切面方程为-2(x+1)-8(y+2)-12(z+2)=0, x+4y+6z+21=0

设切平面为x+4y+6z=c (c为参数)
则其法向量为{1,4,6}
曲面x2+2y2+3z2=21任意处点(x0,y0,z0)的法向量为{2x0,4y0,6}
设切点为(x,y,z)
所以{1,4,6}={2x,4y,6}
解得 x=0.5 y=1
带入曲面方程得z=正负5/2
将(0.5,1,2.5)和(0.5,1,-2.5)分别带入切平面方程
解得为 x+4y+6z=19.5 和 x+4y+6z=-10.5