人邮高数 第5章 第5-4-8题

[AI解答]

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以下依次分析各方程表示的曲面名称，并判断是否为旋转曲面，若是则说明其形成方式。

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（1）$x^{2}+2 y^{2}+3 z^{2}=1$

方程改写为： $$ \frac{x^{2}}{1}+\frac{y^{2}}{\frac{1}{2}}+\frac{z^{2}}{\frac{1}{3}}=1 $$ 这是椭球面，三个半轴长度不同，不是旋转曲面（因为旋转曲面要求至少两个系数相等）。

**曲面名称**：椭球面 **是否旋转曲面**：否

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（2）$2 z=x^{2}+y^{2}$

改写为： $$ z = \frac{x^{2}+y^{2}}{2} $$ 这是旋转抛物面，由抛物线 $z = \frac{x^{2}}{2}$ 绕 $z$ 轴旋转而成。

**曲面名称**：旋转抛物面 **形成方式**：$xOz$ 平面上的抛物线 $z = \frac{x^{2}}{2}$ 绕 $z$ 轴旋转一周

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（3）$z=1-\sqrt{x^{2}+y^{2}}$

这是圆锥面的上半部分（倒置），由直线 $z = 1 - r$ 绕 $z$ 轴旋转而成，其中 $r = \sqrt{x^{2}+y^{2}}$。

**曲面名称**：圆锥面（或锥面） **形成方式**：$xOz$ 平面上的直线 $z = 1 - |x|$ 绕 $z$ 轴旋转

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（4）$9 x^{2}+y^{2}+z^{2}=36$

改写为： $$ \frac{x^{2}}{4}+\frac{y^{2}}{36}+\frac{z^{2}}{36}=1 $$ 由于 $y^2$ 与 $z^2$ 系数相同，这是旋转椭球面，由椭圆绕 $x$ 轴旋转而成。

**曲面名称**：旋转椭球面（长球面） **形成方式**：$xOy$ 平面上的椭圆 $\frac{x^{2}}{4}+\frac{y^{2}}{36}=1$ 绕 $x$ 轴旋转

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（5）$x^{2}+y^{2}+z^{2}=2 z$

配方得： $$ x^{2}+y^{2}+(z-1)^{2}=1 $$ 这是球心在 $(0,0,1)$、半径为 $1$ 的球面，球面是旋转曲面。

**曲面名称**：球面 **形成方式**：圆 $x^{2}+(z-1)^{2}=1$ 绕 $z$ 轴旋转

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（6）$z=2 x^{2}$

方程不含 $y$，表示在三维空间中母线平行于 $y$ 轴的抛物柱面。

**曲面名称**：抛物柱面 **是否旋转曲面**：否

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**难度评级**：★☆☆☆☆ （基础题，只需识别二次曲面标准形式与旋转条件）