1.7. Касательная плоскость и нормаль к поверхности

Определение. Касательной плоскостью к поверхности  в точке М называется плоскость, содержащая все касательные к кривым, проведенным на поверхности через точку М.

Определение. Нормалью к поверхности называется прямая, проходящая через точку касания М и перпендикулярная касательной плоскости.

Если поверхность задана уравнением F(x, y, z) = 0,  т.е. в неявном виде, то уравнение касательной плоскости в точке М0(х0, у0, z0) поверхности имеет вид:

где    – значения частных производных в точке М0,

а  х, у, z – текущие координаты точки касательной плоскости.

Если обозначить частные производные через  то уравнение касательной плоскости может также быть записано в следующем виде:

.

Уравнения нормали:

где  х, у, z – текущие координаты точки нормали.

Если же уравнение поверхности задано в явном виде , то уравнение касательной плоскости в точке М0(х0, у0, z0) имеет вид

а уравнения нормали

Пример 1.19.  Дана поверхность  и на ней точка М0(1, 1, 1). Составить уравнение касательной плоскости и уравнения нормали в точке М0.

Решение.  Находим частные производные

и их значения в точке M0(1, 1, 1):

Уравнение касательной плоскости:

z – 1 = –(х – 1) + 2(у – 1)   или   х – 2у + z = 0.

Уравнения нормали: