函数曲面切平面动态演示(Tangent Plane)
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该范例用于演示在三维坐标系中,给定点处函数曲面的切平面如何随参数移动而变化,从而直观理解“曲面在某点的线性近似”。核心数学概念包括:导数/偏导对应的切向量、法向量与切平面方程、线与面交(用于定位或验证切平面位置),以及在坐标几何框架下用向量与直线/平面对象完成构造。作图要点可由“构造摘要”提炼:使用 Derivative 计算梯度相关量(对象 f),用 Vector 构造法向量或方向向量(对象 p、q、a、u、b、v 等),用 Line 与 Plane 建立空间直线与平面(对象 pdx、pdy、showfixedx、showfixedy、showtanplane、revealxplane 等控制显示与定位),再通过 IntersectPath 求切平面与参考路径的交点以辅助可视化(对象 a/u/g/b/v/h/r 与 eq1、eq2 用于方程展示),并通过 Textfield、InputBox1/2 提供可交互输入参数、button1/timer* 实现分步揭示过程。适合高中扩展课程到本科微积分与解析几何的教学演示,也适合作为“导数—切线/切平面—线性近似”的直观训练与课堂互动练习。
GeoGebra 命令及参数
Derivative(f(x, y), x) → pdxDerivative(f(x, y), y) → pdyVector((0, 1, pdy(x(B), y(B)))) → uLine((x(B), 0, a), u) → gVector((1, 0, pdx(x(B), y(B)))) → vLine((0, y(B), b), v) → hPlane(g, h) → rTextfield(f) → InputBox1Textfield(A) → InputBox2IntersectPath(p, f(x, y)) → eq1IntersectPath(q, f(x, y)) → eq2
AI 绘图提示语参考
绘制一个三维空间中的曲面 z=f(x,y),并选定可移动的点用来建立该点处的切平面。先由 f 在该点的偏导数分别得到在 x 和 y 方向的线性近似信息,进而构造两条方向线:一条方向由 y 方向量与该点偏导组成,从一条在 x=常数的参考线上引出;另一条方向由 x 方向量与该点另一偏导组成,从一条在 y=常数的参考线上引出。用这两条方向线确定经过选点的切平面。再在平面与曲面关系上显示与给定路径相交得到的两段可视化方程(用文本框输入函数与常量参数),并让切平面随选点位置动态变化。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来,仅供参考。