求由曲面 z=3x^2+3y^2 和 z=4-x^2-y^2 所围成的立体在yoz面上的投影

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sammaomiao
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首先,我们需要找到两个曲面的交线,即令z=3x^2+3y^2=4-x^2-y^2,解得:

4x^2+4y^2=4

x^2+y^2=1

这是一个圆的方程,圆心在原点,半径为1。因此,交线是一个半径为1的圆。

接下来,我们要求出这个立体在yoz面上的投影。由于这个立体与yoz面垂直,因此它在yoz面上的投影就是交线在yoz面上的投影。

圆的方程为x^2+y^2=1,当x=0时,y^2=1,即y=1或y=-1。因此,这个圆在yoz面上的投影是两个点,即(0,1)和(0,-1)。

因此,由曲面 z=3x^2+3y^2 和 z=4-x^2-y^2 所围成的立体在yoz面上的投影是由两个点(0,1)和(0,-1)构成的线段。

下图为交线在xyz坐标系中的示意图,其中蓝色曲面为 z=3x^2+3y^2,红色曲面为 z=4-x^2-y^2,绿色圆线为交线,即圆的方程为x^2+y^2=1,圆心在原点,半径为1。

由于这个立体与yoz面垂直,因此它在yoz面上的投影就是交线在yoz面上的投影,即由两个点(0,1)和(0,-1)构成的线段,如下图所示。

如果您需要使用Python来绘图,可以使用matplotlib库来实现。下面是一个简单的示例代码,可以绘制出类似于上述图片的图形:

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np

# 生成圆的数据

theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)

x = np.cos(theta)

y = np.sin(theta)

# 绘制图形

fig, ax = plt.subplots()

ax.plot(x, y, color='green', linewidth=2, label='Circle')

ax.plot([0, 0], [-1, 1], color='blue', linewidth=2, label='Projection')

ax.scatter(0, 1, color='blue', s=50)

ax.scatter(0, -1, color='blue', s=50)

ax.set_xlim([-1.5, 1.5])

ax.set_ylim([-1.5, 1.5])

ax.set_aspect('equal')

ax.legend()

plt.show()

Python绘图模拟

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