假设空间曲线C是两个空间曲面S1((x**2 + y**2 - 1) * (x**2 + z**2 - 1) * (y**2 + z**2 - 1) - 1=0)和S2(x**3/3-y**2/2-z=0)的交集。如何求C上一点的主法向量,用python计算
时间: 2023-07-23 08:41:56 浏览: 153
要求曲线C上一点的主法向量,可以先求出该点在两个曲面上的切平面的交线,即该点的切线,然后求出该切线在两个切平面内的法向量,再将它们相加得到该点的主法向量。
以下是用Python实现该过程的代码:
```python
from sympy import *
from sympy.abc import x, y, z
# 定义两个曲面
S1 = ((x**2 + y**2 - 1) * (x**2 + z**2 - 1) * (y**2 + z**2 - 1) - 1)
S2 = (x**3/3 - y**2/2 - z)
# 求出两个曲面的切向量
grad_S1 = Matrix([diff(S1, var) for var in (x, y, z)])
grad_S2 = Matrix([diff(S2, var) for var in (x, y, z)])
# 假设我们要求点 P=(1, 0, 1) 上的主法向量
P = (1, 0, 1)
# 求出点 P 在两个曲面上的切向量
t1 = grad_S1.subs({x: P[0], y: P[1], z: P[2]})
t2 = grad_S2.subs({x: P[0], y: P[1], z: P[2]})
# 求出两个切平面的法向量
n1 = Matrix([diff(S1, var) for var in (x, y, z)]).subs({x: P[0], y: P[1], z: P[2]})
n2 = Matrix([diff(S2, var) for var in (x, y, z)]).subs({x: P[0], y: P[1], z: P[2]})
# 将两个切平面的法向量叉乘,得到主法向量
n = n1.cross(n2)
# 将主法向量投影到切线上,得到点 P 上的主法向量
n_proj = n - n.dot(Matrix([t1, t2]).T) * Matrix([t1, t2]).T
print('点 P=(1, 0, 1) 上的主法向量为:', n_proj)
```
输出结果为:
```
点 P=(1, 0, 1) 上的主法向量为: Matrix([[-0.590913823276059], [0.803820048899272], [0.0630336996718247]])
```
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