在考研数学中,求平面或曲面的法向量通常有以下几种方法:
点法式方程法
对于平面方程 \(Ax + By + Cz + D = 0\),法向量为 \((A, B, C)\)。
对于曲面方程 \(F(x, y, z) = 0\),法向量为 \((F_x, F_y, F_z)\)。
叉乘法
已知平面上的三个非共线点 \(P, Q, R\),法向量 \(\vec{N} = \vec{PQ} \times \vec{PR}\)。
待定系数法
建立直角坐标系,设平面法向量为 \(\vec{n} = (x, y, z)\)。
在平面内找出两个不共线的向量 \(\vec{a}\) 和 \(\vec{b}\)。
建立方程组 \(\vec{n} \cdot \vec{a} = 0\) 和 \(\vec{n} \cdot \vec{b} = 0\)。
解方程组,取其中一组解作为法向量。
梯度法
对于隐函数 \(F(x, y, z) = 0\),法向量为 \(\nabla F = (\frac{\partial F}{\partial x}, \frac{\partial F}{\partial y}, \frac{\partial F}{\partial z})\)。
参数化表示法
对于参数化的曲面 \(\vec{r}(u, v) = x(u, v)\vec{i} + y(u, v)\vec{j} + z(u, v)\vec{k}\),法向量为 \(\frac{\partial \vec{r}}{\partial u} \times \frac{\partial \vec{r}}{\partial v}\)。
选择哪种方法取决于题目的具体情况以及已知条件。在实际操作中,通常选择最直接和方便的方法来求解法向量。