雙曲面

雙曲面

雙曲面是指雙曲線繞其對稱軸旋轉而生成的曲面。雙曲面是一種二次曲面,分為單葉雙曲面、雙葉雙曲面和旋轉雙曲面。現實中許多發電廠的冷卻塔結構就是雙曲面。

定義

雙曲線繞其對稱軸旋轉而生成的曲面即為雙曲面。在數學裡, 雙曲面是一種二次曲面。採用直角坐標。

基本元素

主軸

實長軸2a

實短軸2b

虛軸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

圖像

單葉雙曲面

單葉雙曲面 單葉雙曲面
雙曲面 雙曲面

雙葉雙曲面

雙葉雙曲面 雙葉雙曲面


雙曲面 雙曲面

聯繫:雙曲線的 實軸包含了雙曲線的兩個焦點,而 虛軸則是兩個焦點的中分線。繞著實軸,旋轉此雙曲線,可以得到 旋轉雙葉雙曲面。繞著虛軸,旋轉此雙曲線,可以得到 旋轉單葉雙曲面

特徵

平行於z軸的平面與雙曲面的交線都是雙曲線(對於單葉雙曲面,可能是一對相交的直線)。

平行於Oxy平面的平面與雙曲面的交線都是橢圓。

單葉雙曲面上有兩族母直線,它們的方程是

雙曲面 雙曲面
雙曲面 雙曲面

( ν為參數)

雙曲面 雙曲面
雙曲面 雙曲面

( μ為參數)

套用

實軸和虛軸的位置 實軸和虛軸的位置
冷卻塔 冷卻塔
發電站 發電站

在現實中,許多發電廠的冷卻塔結構是 單葉雙曲面形狀。由於單葉雙曲面是一種雙重直紋曲面(ruled surface) ,它可以用直的鋼樑建造。這樣,會減少風的阻力.同時,也可以用最少的材料來維持結構的完整。

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