在圆柱坐标系中,证明:平面z=sinθ和r=a的相交曲线是一个椭圆

2个回答

  • =a为半径是a的圆柱面,

    化成直角坐标,

    r^2=x^2+y^2,

    x^2+y^2=a^2,(1)

    z^2=(sinθ)^2,

    1-z^2=1-(sinθ)^2=(cosθ)^2,

    1/(1-z^2)=(secθ)^2,

    1/(1-z^2)-1=z^2/(1-z^2)=(tanθ)^2,

    z^2/(1-z^2)=y^2/x^2,

    1/(1-z^2)=(x^2+y^2)/x^2,(合比),

    由(1)式代入,

    1/(1-z^2)=a^2/x^2,

    x^2=a^2(1-z^2),

    x^2/a^2+z^2=1,

    相交曲线是由圆柱面x^2+y^2=a^2和椭圆柱面x^2/a^2+z^2=1相交而得,

    θ=0,z=0时,x=a,y=0,在X轴上,

    θ=π/2,z=1时,x=0,y=a,在Z轴上方,

    θ=π,z=0时,x=-a,y=0,在X轴上

    θ=3π/2,z=-1时,x=0,y=-a,在Z轴下方,

    曲线所在平面和XOY平面成角为arctan(1/a),椭圆长半轴为√(1+a^2),短半轴为a.