设点P=(1,yo,Z0),其中y是2302020211除以5的余数+1,求曲面z=x²-3xy+5y²在点P处的与x轴成锐角的单位法向量。计算结果保留8位有效数字。请用MATLAB解决这道问题
时间: 2024-12-17 10:21:10 浏览: 11
首先,我们需要确定点P的y坐标。由于y等于2302020211除以5的余数加1,我们可以用Python计算这个余数并加上1,因为后续要用到该值。
```python
remainder = 2302020211 % 5
yo = remainder + 1
```
然后我们将yo的值用于点P的坐标,即P=(1, yo, Z0)。接下来,我们计算曲面 \( z = x^2 - 3xy + 5y^2 \) 在点P处的偏导数,它们分别对应于法向量的分量。对于单位法向量,我们需要求出切平面斜率的负倒数,并将其归一化。
在MATLAB中,这部分可以表示为:
```matlab
syms x y Z0 % 定义变量
f(x, y) = x^2 - 3*x*y + 5*y^2; % 定义函数
% 计算关于x和y的偏导数
df_dx = diff(f, x);
df_dy = diff(f, y);
% 将x设为1,y设为yo(需要先计算得到)
x_at_p = 1;
y_at_p = yo;
% 法向量的两个分量
normal_x = df_dx(subs(f, {x, y}, {x_at_p, y_at_p}));
normal_y = df_dy(subs(f, {x, y}, {x_at_p, y_at_p}));
% 法向量的模
norm = sqrt(normal_x^2 + normal_y^2);
% 单位法向量 (归一化)
unit_normal_x = normal_x / norm;
unit_normal_y = normal_y / norm;
% 判断与x轴的夹角是否为锐角
if unit_normal_x > 0
angle_with_x_axis = acos(unit_normal_x);
else
% 如果法向量在第一和第三象限,角度为π - acos(|unit_normal_x|)
angle_with_x_axis = pi - acos(abs(unit_normal_x));
end
% 四舍五入到8位有效数字
unit_normal_x_rounded = round(unit_normal_x * 1e8) / 1e8;
unit_normal_y_rounded = round(unit_normal_y * 1e8) / 1e8;
angle_with_x_axis_degrees = round(angle_with_x_axis * 180 / pi, 8);
% 结果
disp(['Point P: (' num2str(1) ', ' num2str(yo) ', ' num2str(Z0) ')']);
disp(['Unit normal vector: (' num2str(unit_normal_x_rounded) ', ' num2str(unit_normal_y_rounded) ')']);
disp(['Angle with x-axis in degrees: ' num2str(angle_with_x_axis_degrees)]);
```
请将上述代码复制到MATLAB编辑器中运行,注意你需要先计算yo的值,然后根据yo的结果获取最终的单位法向量和角度。因为题目中未给出Z0的具体数值,这里无法直接计算,你需要提供Z0的值才能完整执行。如果Z0未知,你可以设定一个假设值来演示如何操作。
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