双曲面

更新时间:2024-03-22 00:37

双曲面是指双曲线绕其对称轴旋转而生成的曲面。双曲面是一种二次曲面,分为单叶双曲面双叶双曲面和旋转双曲面。现实中许多发电厂冷却塔结构就是双曲面。

定义

双曲线绕其对称轴旋转而生成的曲面即为双曲面。在数学里,双曲面是一种二次曲面。采用直角坐标

基本元素

主轴

长轴2a

实短轴2b

虚轴2c

中心O(0,0,0)

主平面及其方程:

Oxy平面 z=0

Oyz平面 x=0

Ozx平面 y=0

图像

单叶双曲面

双叶双曲面

联系:双曲线实轴包含了双曲线的两个焦点,而虚轴则是两个焦点的中分线。绕着实轴,旋转此双曲线,可以得到旋转双叶双曲面。绕着虚轴,旋转此双曲线,可以得到旋转单叶双曲面

特征

平行于z轴的平面与双曲面的交线都是双曲线(对于单叶双曲面,可能是一对相交的直线)。

平行于Oxy平面的平面与双曲面的交线都是椭圆。

单叶双曲面上有两族母直线,它们的方程是

( ν为参数)

( μ为参数)

应用

在现实中,许多发电厂冷却塔结构是单叶双曲面形状。由于单叶双曲面是一种双重直纹曲面(ruled surface) ,它可以用直的钢梁建造。这样,会减少风的阻力.同时,也可以用最少的材料来维持结构的完整。

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