双曲面--数学--方程式
各种曲面的方程
各种曲面的方程
1. 球面方程
球面是一种非常常见的曲面，它的方程为：
(x-a)² + (y-b)² + (z-c)² = r²
其中，a、b、c分别为球心的坐标，r为球的半径。
这个方程描述了一个以(a,b,c)为球心，半径为r的球面。
球面在几何学中有着广泛的应用，比如在计算机图形学中，球面可以用来表示三维空间中的物体表面，比如球体、球形天体等等。
2. 椭球面方程
椭球面是一种比球面更加复杂的曲面，它的方程为：
(x/a)² + (y/b)² + (z/c)² = 1
其中，a、b、c分别为椭球面在x、y、z轴上的半轴长度。
这个方程描述了一个以原点为中心，半轴长度分别为a、b、c的椭球面。
椭球面在几何学中也有着广泛的应用，比如在地球科学中，椭球面可以用来表示地球的形状，以及计算地球的重力场等等。
3. 双曲面方程
双曲面是一种非常特殊的曲面，它的方程为：
(x/a)² + (y/b)² - (z/c)² = 1
其中，a、b、c分别为双曲面在x、y、z轴上的半轴长度。
这个方程描述了一个以原点为中心，半轴长度分别为a、b、c的双曲面。
双曲面在几何学中也有着广泛的应用，比如在物理学中，双曲面可以用来表示电磁场中的等势面，以及计算电场、磁场等等。
曲面方程是几何学中非常重要的一部分，它们可以用来描述各种不同形状的曲面，以及在各种不同领域中的应用。
双曲面方程
双曲面方程
双曲面方程：x^2/a^2+y^2/b^2-z^2/c^2=-1。
双曲线绕其对称轴旋转而生成的曲面即为双曲面。
双曲面是一种二次曲面。
分为单叶双曲面、双叶双曲面和旋转双曲面。
右边图片中双叶双曲面的公式加号应为减号。
平行于z轴的平面与双曲面的交线都是双曲线（对于单叶双曲面，可能是一对相交的直线）。
在现实中，许多发电厂的冷却塔结构是单叶双曲面形状。
由于单叶双曲面是一种双重直纹曲面，它可以用直的钢梁建造。
这样，会减少风的阻力。
同时，也可以用最少的材料来维持结构的完整。
双曲面几何及其在计算机图形学中的应用
双曲面几何及其在计算机图形学中的应用双曲面是一种曲面，具有许多独特的性质和特征。
在数学和物理学中，双曲面被广泛应用，同时也在计算机图形学中扮演着重要的角色。
本文将介绍双曲面的基本知识、性质和应用，为大家带来全面的了解和认识。
一、双曲面的基本知识双曲面作为一种曲面，常用于描述二次曲面的一种，其定义可以通过椭圆的参数方程推导而来。
在数学上，双曲面可以被定义为以下形式的样子：(x / a)^2 - (y / b)^2 - (z / c)^2 = 1其中，a、b和c分别为其沿三个坐标轴的缩放因子，x、y和z 是三维空间中的坐标。
值得注意的是，这个公式中的'-'符号是为了形成超曲面时使用。
如果为双曲面定义另命名，则不使用减号。
除了上述参数方程外，双曲面还可用其他方法来表达，例如，双曲面可以用矩阵形式表示：[ x^2 y^2 z^2 ] [ 1/a 0 0 ] [ x ][ 0 -1/b 0 ] x [ 0 1/b 0 ] x [ y ][ 0 0 -1/c] [ 0 0 1/c] [ z ]二、双曲面的性质双曲面具有独特的特性，这使得它们被广泛地应用在数学和物理学领域。
以下是双曲面性质的一些细节：1.无限长的螺旋形：双曲面的一大特征是具有类似于螺旋形状的外观，这是由其几何方程式决定的。
这也使得可以在超曲面、弯曲的平面中自由移动，而不需担心其几何形状的变化。
2.沿着一条直线发散：双曲面的几何图形通过其参数方程式显示出沿着其中一条轴趋于正无穷或负无穷的趋势。
比如，当x趋向无穷时，z的值将会以一定的速度变化，而y的值则会以另一种速度变化。
3.拒斥对称：双曲面的“拒斥”对称是指曲面上的每一点都有一条切线，与曲面交点处切线的两端有相同的正负极性（即，坐标值具有同样的正负性），从而导致两端的距离接近0。
换言之，曲面上任意两点所形成的直线永远趋向于无限到远离曲面，这与欧几里德空间中的圆锥面完全相反。
三、双曲面在计算机图形学中的应用双曲面在计算机图形学中具有广泛的应用，其中最常见的是在3D建模中使用。
双曲面数学方程式
(1)§ 5双曲面为了较为直观地理解双曲面的几何特征，先看一个例子2y 2z 1b 2 2 c将yz 平面上的双曲线X分别绕虚轴（z 轴）和实轴（y 轴）旋转，得到两个旋转曲面2 2 2222xy z 1 b 2 b 2 c 2和X 2cy z 21c分别称为旋转单叶双曲面和旋转双叶双曲面.它们的图形如下所示1.单叶双曲面定义在直角坐标系下，由方程性质与形状（ii ）有界性 由方程一1）可知，单叶双曲面一1）是无界曲面 （iii ）顶点、与坐标轴的交点和与坐标面的交线单叶双曲面一1）与x ，y 轴分别交于（士 a ，0，0），（ 0，± b ，0）而与z 轴无实交点 上述四点称为单叶双曲面的实顶点，而与z 轴的交点（0, 0，士 ci ）称为它的两个虚交点—1）与三坐标平面 z = 0，y = 0和x = 0交于三条曲线2y_ b 22 X 2a2y_ b 2 2z 2 c(a , b , c >0)-1)所表示的图形称为单叶双曲面；而方程一 1）称为单叶双曲面的标准方程 （i ）对称性 单叶双曲面-1）关于三坐标轴，三坐标平面及原点对称 原点是一1）的对称中心1（6）仍为双曲线，但其实轴平行于 z 轴，虚轴平行于 y 轴，其顶点2 2xz~2~a c2 2 yz牙-2b c其中（1）叫单叶双曲面一1）的腰椭圆，（2）和（3）均为单叶双曲面上的双曲线 （iv ）与平行于坐标面的平面的交线为考察-1）的形状，我们先用平行于 xy 平面的平面z = k 去截它，其截线为2 2 . 2xyk 1 — 2 . 2 2a b cz k行”椭圆构成的，这些椭圆的顶点分别在二相互“垂直”的双曲线上变化 再用一族平行于 yz 平面的平面x = k 去截—1），其截线为2 2 2y zk 1 ..2 2 2b c a x k（5）当I k I < a 时，（6）为一双曲线，其实轴平行于y 轴，虚轴平行于z 轴，其顶点为k,，当I k I = a 时，（6）为二相交线，其交点为（k 2 一2,0 a这是一族椭圆，其顶点为a . 1 c 2 , 0, k，其半轴为1 2b.1 C 2，当I k I 逐渐增大时，椭圆（4）逐渐变大.可见，单叶双曲面—1）是由一系列“平k ，0，0）当 I k I >a 时,k, 0,最后，若用一组平行于 ZX 平面的平面去截-1）,其截线情况与上述相仿 .截线图形如上图所示综上，单叶双曲面一1）的图形如图（1）所示.图（1）中也画岀了腰椭圆和两条主双曲线 .一般的单叶双曲面可以理解为将本节开始时得到的旋转单叶双曲面在 X 轴方向作一个伸缩变换而得到.在直角系下，方程“虚轴” 二双叶双曲面： 1定义：在直角坐标系下，由方程1（a ，b ，c > 0）— 2）双叶双曲面；而一2）称为双叶双曲面的标准方程 .（i ） 对称性 双叶双曲面—2）关于三坐标轴，三坐标面及原点对称，原点为其中心 （ii ） 有界性 由一2）可见，双叶双曲面为无界曲面 .（iii ） 与坐标轴的交点及与坐标面的交线双叶双曲面一2）与x 轴、y 轴不交，而与 z 轴交于（0，0，± c ）,此为其实顶点 双叶双曲面一2）与三坐标面交于三条曲线b 2(5)2 2X z ~~2 ~~2 a c2X ~2 ab 22z~~2c1所表示的图形也是单叶双曲面，绘图时注意须确定其2 2 2x y z ~2 ' 2 ~2 a b c所表示的图形称为几何性质与形状：y b 7（5）是一个虚椭圆，表明双叶双曲面一 2）与xy 平面不相交（无实交点） .（6）、（ 7） 曲线，其实轴为z 轴，虚轴分别为 y 轴和x 轴，其顶点为（0，0，± c ）. （iv ）与平行于坐标面平面的交线： 为考察双叶双曲面—2）的形状，先用平行于xy 面的平面去截—2），其截线为2 2 , 2xyk 1 — 2 . 2 2a b cz k当I k I < c 时，一2）与z = k 无实交点.当 I k I = c 时，一2）与 z = k 交于（0，0，士 c ）和（7）上变化 若用平行于yz 面的平面去截-2）.其截线为2 2yzr — b c x k对任意实数k ，（9）均为双曲线，其实轴平行于z 轴，虚轴平行于 y 轴，顶点为双叶双曲面一2）的示意图如前面的图（2），但准确地说，图（2）是双叶双曲面2 2 2 0 L 乙 1 2221a b c的示意图.最后，若用平行于zx 面的平面去截-2），其截线情况与上述相仿 .在直角系下, 方程222 22 2x y - 1^― c 2 和 a 2y z1所表示的图形也是双叶双曲面2 a b 2 2 2b c最后谈谈单叶双曲面和双叶双曲面的方程的识别，这一点上有些学生容易岀错 两种双曲面的方程的左边都是x ，y ，z 的平方项，有正有负，右边是 1或一1.把方程的右边都化成 1，则左边有两项正，一项负的，就表示单叶双曲面.而左边有两项负, 项正均为双(8)当I k I > c 时，（8）为椭圆，其顶点为 (0, 士 bk 212c，k)，(士 a ■k 22c，0,k)， 其半轴k 22c可见，双叶双曲面一2）是由z =士 c 外的一系列“平行”椭圆构成 这些椭圆的顶点在双曲线 (6)1 k2 (9)(k ，0，± c 1k 22 a).的，就表示双叶双曲面. 把方程的左边都化成两项正，一项负，则右边是 1 的就表示单叶双曲面，而右边是－ 1 的，就表示双叶双曲面. 绘图时要注意区分“实轴”和“虚轴”，并且保证对坐标轴的标注要符合右手系的原则.。
双曲面ppt课件
x2 y2 b2
z2 c2
1
双叶旋转双曲面
y
b
x
O
z
解析几何
五、双叶曲面的性质
1 对称性
关于三坐标平面对称；
关于三坐标轴对称；
关于坐标原点对称，（0，0，0）为其对称中心.
2 轴、顶点
与 x 轴、 y 轴无交点；
与 z 轴相交， 交点0,0,c 称为顶点.
解析几何
ⅱ） 用平行于坐标面的平面截割
(2)用y = h 截曲面
x2 Cyh： a2
z2 c2
1
h2 b2
，
y h.
②当 h b 时
x
截线为双曲线
z
o
y
解析几何
ⅱ） 用平行于坐标面的平面截割
(2)用y = h 截曲面
x2 Cyh： a2
z2 c2
当三平方项系数 A, B,C 中有两项为正，另一项为负，（1） 表示单叶双曲面；
当三平方项系数 A, B,C 中只有一项为正，另两项为负，（1） 表示双叶双曲面；
而当 A, B,C 均为负时，方程（1）不表示任何图形，或者称 它为虚曲面.
例如当 A 0, B 0,C 0 时，方程（1）可改写为
§4.5 双曲面
解析几何
解析几何
解析几何
单叶旋转双曲面是单叶双曲面的特殊情形. z
当 a 时 b, 方程
x2 a2
y2 b2
z2 c2
1
变为
x2 y2 z2 1.
解析几何
b2
c2
此时的单叶双曲面是双曲线
o
y2
:
b
2
二次曲面的标准方程
二次曲面的标准方程二次曲面是代数几何学中一类重要的曲面。
它们的标准方程是二次方程，形式为Ax^2 + By^2 + Cz^2 + Dxy + Exz + Fyz + Gx + Hy + Iz + J = 0，其中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J为常数。
二次曲面可以分为三类：椭球面、双曲面和抛物面。
它们在三维空间中的几何形状各有特点。
首先，我们来讨论椭球面。
椭球面的标准方程为Ax^2 + By^2 + Cz^2 + D = 0，其中A、B、C、D为常数，且A、B、C不能同时为零。
椭球面可以分为三种情况：1. A、B、C的符号相同。
这种情况下，椭球面的几何形状是一个椭球。
椭球的中心在原点(0,0,0)。
如果A、B、C均大于0，则椭球面的形状是一个椭球；如果A、B、C均小于0，则椭球面的形状是一个椭球的内部部分；如果A、B、C两两异号，则椭球面的形状是一个双曲椭球面。
2. A、B、C的符号不完全相同。
这种情况下，椭球面的几何形状是一个椭圆柱体。
与椭球类似，如果A、B、C均大于0，则椭圆柱面的形状是一个椭圆柱体；如果A、B、C均小于0，则椭圆柱面的形状是一个椭圆柱体的内部部分；如果A、B、C两两异号，则椭圆柱面的形状是一个双曲椭圆柱面。
3.有一个变量的系数为零。
这种情况下，椭球面的几何形状是一个平面。
当A、B或C等于零时，椭球面变成一个二次曲面；当D、E、F等于零时，椭球面变成一个抛物面；当G、H、I等于零时，椭球面变成一个双曲抛物面。
接下来，我们来讨论双曲面。
双曲面的标准方程为Ax^2 + By^2 - Cz^2 + D = 0，其中A、B、C、D为常数，且A、B、C不能同时为零。
双曲面分为两种情况：1. A、B、C的符号相同。
这种情况下，双曲面的几何形状是一个双曲抛物面。
与椭球类似，当A、B均大于0时，双曲抛物面的形状是一个双曲抛物面；当A、B均小于0时，双曲抛物面的形状是一个双曲抛物面的内部部分。
最新双曲面--数学--方程式
§5 双曲面为了较为直观地理解双曲面的几何特征，先看一个例子.将yz 平面上的双曲线⎪⎩⎪⎨⎧==-012222x c z b y 分别绕虚轴（z 轴）和实轴（y 轴）旋转，得到两个旋转曲面1222222=-+c z b y b x 和 1222222=-+-cz b y c x 分别称为旋转单叶双曲面和旋转双叶双曲面. 它们的图形如下所示.x图1图21．单叶双曲面定义4.5.1 在直角坐标系下，由方程1222222=-+c z b y a x (a ，b ，c >0) (4.5－1)所表示的图形称为单叶双曲面；而方程(4.5－1)称为单叶双曲面的标准方程.性质与形状（i ）对称性 单叶双曲面(4.5－1)关于三坐标轴，三坐标平面及原点对称. 原点是(4.5－1)的对称中心.（ii ）有界性 由方程(4.5－1)可知，单叶双曲面(4.5－1)是无界曲面 （iii ）顶点、与坐标轴的交点和与坐标面的交线单叶双曲面(4.5－1)与x ，y 轴分别交于（±a ，0，0），（0，±b ，0）而与z 轴无实交点. 上述四点称为单叶双曲面的实顶点，而与z 轴的交点（0，0，±ci ）称为它的两个虚交点.(4.5－1)与三坐标平面z = 0，y = 0和x = 0交于三条曲线⎪⎩⎪⎨⎧=+=+012222z b y ax (1)⎪⎩⎪⎨⎧==-012222y c z ax (2)⎪⎩⎪⎨⎧==-012222x c z by (3)其中（1）叫单叶双曲面(4.5－1)的腰椭圆，（2）和（3）均为单叶双曲面上的双曲线. （iv ）与平行于坐标面的平面的交线为考察(4.5－1)的形状，我们先用平行于xy 平面的平面z = k 去截它，其截线为⎪⎩⎪⎨⎧=+=+k z c k b y a x 2222221 (4)这是一族椭圆，其顶点为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+±k c k b ，,1022，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+±k c k a ,0,122，其半轴为b 221c k +和a 221ck + ，当∣k ∣逐渐增大时，椭圆（4）逐渐变大. 可见，单叶双曲面(4.5－1)是由一系列“平行”椭圆构成的，这些椭圆的顶点分别在二相互“垂直”的双曲线上变化.再用一族平行于yz 平面的平面x = k 去截(4.5－1)，其截线为⎪⎩⎪⎨⎧=-=-k x a k c z b y 2222221 (5)当∣k ∣< a 时，（6）为一双曲线，其实轴平行于y 轴，虚轴平行于z 轴，其顶点为⎪⎪⎭⎫⎝⎛-±0,1,22a k b k ，当∣k ∣= a 时，（6）为二相交线，其交点为（k ，0，0）当∣k ∣>a 时，（6）仍为双曲线，但其实轴平行于z 轴，虚轴平行于y 轴，其顶点⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-±0,1,0,22a k a k .最后，若用一组平行于zx 平面的平面去截(4.5－1)，其截线情况与上述相仿. 截线图形如上图所示.综上，单叶双曲面(4.5－1)的图形如图（1）所示. 图（1）中也画出了腰椭圆和两条主双曲线.一般的单叶双曲面可以理解为将本节开始时得到的旋转单叶双曲面在x 轴方向作一个伸缩变换而得到.在直角系下，方程1222222=+-cz b y a x 或1222222=++-c z b y a x 所表示的图形也是单叶双曲面，绘图时注意须确定其“虚轴”.二 双叶双曲面：1 定义：在直角坐标系下，由方程1222222-=-+cz b y a x （a ，b ，c > 0） (4.5－2)所表示的图形称为双叶双曲面；而(4.5－2)称为双叶双曲面的标准方程.几何性质与形状：（i ）对称性 双叶双曲面(4.5－2)关于三坐标轴，三坐标面及原点对称，原点为其中心. （ii ）有界性 由(4.5－2)可见，双叶双曲面为无界曲面. （iii ）与坐标轴的交点及与坐标面的交线双叶双曲面(4.5－2)与x 轴、y 轴不交，而与z 轴交于（0，0，±c ），此为其实顶点. 双叶双曲面(4.5－2)与三坐标面交于三条曲线⎪⎩⎪⎨⎧=-=+012222z b y ax (5)⎪⎩⎪⎨⎧=-=-012222y c z ax (6)⎪⎩⎪⎨⎧=-=-012222x c z by (7)（5）是一个虚椭圆，表明双叶双曲面(4.5－2)与xy 平面不相交（无实交点）. （6）、（7）均为双曲线，其实轴为z 轴，虚轴分别为y 轴和x 轴，其顶点为（0，0，±c ）.（iv ）与平行于坐标面平面的交线：为考察双叶双曲面(4.5－2)的形状，先用平行于xy 面的平面去截(4.5－2)，其截线为⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+k z c k b y a x 2222221 (8)当∣k ∣< c 时，(4.5－2)与z = k 无实交点. 当∣k ∣= c 时，(4.5－2)与z = k 交于（0，0，±c ）当∣k ∣> c 时，（8）为椭圆，其顶点为(0，±b 221c k +-，k )，(±a 221ck +-，0，k )，其半轴为b 221ck +-，a 221c k +-.可见，双叶双曲面(4.5－2)是由z =±c 外的一系列“平行”椭圆构成. 这些椭圆的顶点在双曲线（6）和（7）上变化.若用平行于yz 面的平面去截(4.5－2). 其截线为⎪⎩⎪⎨⎧=--=-k x a k c z b y 2222221 (9)对任意实数k ，(9)均为双曲线，其实轴平行于z 轴，虚轴平行于y 轴，顶点为(k ，0，±c 221ak +). 双叶双曲面(4.5－2)的示意图如前面的图（2），但准确地说，图（2）是双叶双曲面1222222-=+-cz b y a x 的示意图.最后，若用平行于zx 面的平面去截(4.5－2)，其截线情况与上述相仿. 在直角系下，方程1222222-=+-c z b y a x 和1222222-=++-cz b y a x 所表示的图形也是双叶双曲面. 最后谈谈单叶双曲面和双叶双曲面的方程的识别，这一点上有些学生容易出错.两种双曲面的方程的左边都是x ，y ，z 的平方项，有正有负，右边是1或－1.把方程的右边都化成1，则左边有两项正，一项负的，就表示单叶双曲面. 而左边有两项负，一项正的，就表示双叶双曲面.把方程的左边都化成两项正，一项负，则右边是1的就表示单叶双曲面，而右边是－1的，就表示双叶双曲面.绘图时要注意区分“实轴”和“虚轴”，并且保证对坐标轴的标注要符合右手系的原则.悬链曲面（又名悬垂曲面）是一个曲面，是将悬链线绕其准线旋转而得，故为一旋转曲面。
高中数学双曲线公式大全
高中数学双曲线公式大全圆锥曲线公式：椭圆1、中心在原点，焦点在x轴上的椭圆标准方程：其中x²/a²+y²/b²=1,其中ab0,c ²=a²-b²2、中心在原点，焦点在y轴上的椭圆标准方程：y²/a²+x²/b²=1,其中ab0,c²=a²-b²参数方程：x=acosθ;y=bsinθ(θ为参数，0≤θ≤2π)圆锥曲线公式：双曲线1、中心在原点，焦点在x轴上的双曲线标准方程：x²/a-y²/b²=1,其中a0，b0，c²=a²+b².2、中心在原点，焦点在y轴上的双曲线标准方程：y²/a²-x²/b²=1,其中a0，b0，c²=a²+b².参数方程：x=asecθ;y=btanθ(θ为参数)圆锥曲线公式：抛物线参数方程:x=2pt²;y=2pt(t为参数)t=1/tanθ(tanθ为曲线上点与坐标原点确定直线的斜率)特别地，t可等于0直角坐标:y=ax²+bx+c(开口方向为y轴，a≠0)x=ay²+by+c(开口方向为x轴，a ≠0)离心率椭圆，双曲线，抛物线这些圆锥曲线有统一的定义：平面上，到定点的距离与到定直线的距离的比e是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。
且当01时为双曲线。
圆锥曲线公式知识点总结圆锥曲线椭圆双曲线抛物线标准方程x²/a²+y²/b²=1(ab0) x²/a²-y²/b²=1(a0,b0) y²=2px(p0)范围x∈[-a,a] x∈(-∞，-a]∪[a,+∞) x∈[0,+∞)y∈[-b,b] y∈R y∈R对称性关于x轴，y轴，原点对称关于x轴，y轴，原点对称关于x轴对称顶点(a,0),(-a,0),(0,b),(0,-b) (a,0),(-a,0) (0,0)焦点(c,0),(-c,0) (c,0),(-c,0) (p/2,0)【其中c²=a²-b²】【其中c²=a²+b²】准线x=±a²/c x=±a²/c x=-p/2渐近线——————y=±(b/a)x —————离心率e=c/a,e∈(0,1) e=c/a,e∈(1,+∞) e=1焦半径∣PF₁∣=a+ex ∣PF₁∣=∣ex+a∣∣PF∣=x+p/2∣PF₂∣=a-ex ∣PF₂∣=∣ex-a∣焦准距p=b²/c p=b²/c p通径2b²/a 2b²/a 2p参数方程x=a·cosθx=a·secθx=2pt²y=b·sinθ，θ为参数y=b·tanθ，θ为参数y=2pt,t为参数过圆锥曲线上一点x0·x/a²+y0·y/b²=1 x0x/a²-y0·y/b²=1 y0·y=p(x+x0) (x0,y0)的切线方程斜率为k的切线方程y=kx±√(a²·k²+b²) y=kx±√(a²·k²-b²) y=kx+p/2k 高中数学知识点总结及公式：直线与方程直线的倾斜角1、定义：在平面直角坐标系中，当直线l与X轴相交时，我们取X轴为基准，使X轴绕着交点按逆时针方向旋转到和直线l重合时所转的最小正角记为α，那么α就叫做直线l的倾斜角。
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§5 双曲面
为了较为直观地理解双曲面的几何特征，先看一个例子.
将yz 平面上的双曲线⎪⎩
⎪⎨⎧==-
0122
22x c z b y 分别绕虚轴（z 轴）和实轴（y 轴）旋转，得到两个
旋转曲面
1222222=-+c z b y b x 和 122
2222=-+-c
z b y c x 分别称为旋转单叶双曲面和旋转双叶双曲面. 它们的图形如下所示.
x
图1
图2
1．单叶双曲面
定义4.5.1 在直角坐标系下，由方程
12
2
2222=-+c z b y a x (a ，b ，c >0) (4.5－1)
所表示的图形称为单叶双曲面；而方程(4.5－1)称为单叶双曲面的标准方程.
性质与形状
（i ）对称性 单叶双曲面(4.5－1)关于三坐标轴，三坐标平面及原点对称. 原点是(4.5－1)的对称中心.
（ii ）有界性 由方程(4.5－1)可知，单叶双曲面(4.5－1)是无界曲面 （iii ）顶点、与坐标轴的交点和与坐标面的交线
单叶双曲面(4.5－1)与x ，y 轴分别交于（±a ，0，0），（0，±b ，0）而与z 轴无实交点. 上述四点称为单叶双曲面的实顶点，而与z 轴的交点（0，0，±ci ）称为它的两个虚交点.
(4.5－1)与三坐标平面z = 0，y = 0和x = 0交于三条曲线
⎪⎩
⎪⎨⎧=+=+01
22
22z b y a
x (1)
⎪⎩
⎪⎨⎧==-01
22
22y c z a
x (2)
⎪⎩
⎪⎨⎧==-01
22
22x c z b
y (3)
其中（1）叫单叶双曲面(4.5－1)的腰椭圆，（2）和（3）均为单叶双曲面上的双曲线. （iv ）与平行于坐标面的平面的交线
为考察(4.5－1)的形状，我们先用平行于xy 平面的平面z = k 去截它，其截线为
⎪⎩
⎪⎨⎧=+=+k z c k b y a x 2
2
22221 (4)
这是一族椭圆，其顶点为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+±k c k b ，,1022，⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+±k c k a ,0,122，其半轴为b 221c k +和
a 22
1c
k + ，当∣k ∣逐渐增大时，椭圆（4）逐渐变大. 可见，单叶双曲面(4.5－1)是由一系
列“平行”椭圆构成的，这些椭圆的顶点分别在二相互“垂直”的双曲线上变化.
再用一族平行于yz 平面的平面x = k 去截(4.5－1)，其截线为
⎪⎩
⎪⎨⎧=-=-k x a k c z b y 2
222221 (5)
当∣k ∣< a 时，（6）为一双曲线，其实轴平行于y 轴，虚轴平行于z 轴，其顶点为
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-±0,1,2
2a k b k ，当∣k ∣= a 时，（6）为二相交线，其交点为（k ，0，0）当∣k ∣>a 时，（6）仍为双曲线，但其实轴平行于z 轴，虚轴平行于y 轴，其顶点⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-±0,1,0,22a k a k .
最后，若用一组平行于zx 平面的平面去截(4.5－1)，其截线情况与上述相仿. 截线图形
如上图所示.
综上，单叶双曲面(4.5－1)的图形如图（1）所示. 图（1）中也画出了腰椭圆和两条主双曲线.
一般的单叶双曲面可以理解为将本节开始时得到的旋转单叶双曲面在x 轴方向作一个伸缩变换而得到.
在直角系下，方程
12
22222=+-c z b y a x 或122
2222=++-c z b y a x 所表示的图形也是单叶双曲面，绘图时注意须
确定其“虚轴”.
二 双叶双曲面：
1 定义：在直角坐标系下，由方程
122
2222-=-+c
z b y a x （a ，b ，c > 0） (4.5－2)
所表示的图形称为双叶双曲面；而(4.5－2)称为双叶双曲面的标准方程.
几何性质与形状：
（i ）对称性 双叶双曲面(4.5－2)关于三坐标轴，三坐标面及原点对称，原点为其中心. （ii ）有界性 由(4.5－2)可见，双叶双曲面为无界曲面. （iii ）与坐标轴的交点及与坐标面的交线
双叶双曲面(4.5－2)与x 轴、y 轴不交，而与z 轴交于（0，0，±c ），此为其实顶点. 双叶双曲面(4.5－2)与三坐标面交于三条曲线
⎪⎩
⎪⎨⎧=-=+01
22
22z b y a
x (5)
⎪⎩
⎪⎨⎧=-=-01
22
22y c z a
x (6)
⎪⎩
⎪⎨⎧=-=-01
22
22x c z b
y (7)
（5）是一个虚椭圆，表明双叶双曲面(4.5－2)与xy 平面不相交（无实交点）. （6）、（7）均为双曲线，其实轴为z 轴，虚轴分别为y 轴和x 轴，其顶点为（0，0，±c ）.
（iv ）与平行于坐标面平面的交线：
为考察双叶双曲面(4.5－2)的形状，先用平行于xy 面的平面去截(4.5－2)，其截线为
⎪⎩
⎪⎨⎧=+-=+k z c k b y a x 2
2
22221 (8)
当∣k ∣< c 时，(4.5－2)与z = k 无实交点. 当∣k ∣= c 时，(4.5－2)与z = k 交于（0，0，±c ）
当∣k ∣> c 时，（8）为椭圆，其顶点为(0，±b 22
1c k +-，k )，(±a 221c
k +-，0，k )，
其半轴为
b 22
1c
k +-，a 221c k +-.
可见，双叶双曲面(4.5－2)是由z =±c 外的一系列“平行”椭圆构成. 这些椭圆的顶点在双曲线（6）和（7）上变化.
若用平行于yz 面的平面去截(4.5－2). 其截线为
⎪⎩
⎪⎨⎧=--=-k x a k c z b y 2
2
22221 (9)
对任意实数k ，(9)均为双曲线，其实轴平行于z 轴，虚轴平行于y 轴，顶点为
(k ，0，±c 221a
k +). 双叶双曲面(4.5－2)的示意图如前面的图（2），但准确地说，图（2）是双叶双曲面
122
2222-=+-c
z b y a x 的示意图.
最后，若用平行于zx 面的平面去截(4.5－2)，其截线情况与上述相仿. 在直角系下，方程
122
2222-=+-c z b y a x 和1222222-=++-c
z b y a x 所表示的图形也是双叶双曲面. 最后谈谈单叶双曲面和双叶双曲面的方程的识别，这一点上有些学生容易出错. 两种双曲面的方程的左边都是x ，y ，z 的平方项，有正有负，右边是1或－1.
把方程的右边都化成1，则左边有两项正，一项负的，就表示单叶双曲面. 而左边有两
项负，一项正的，就表示双叶双曲面.
把方程的左边都化成两项正，一项负，则右边是1的就表示单叶双曲面，而右边是－1的，就表示双叶双曲面.
绘图时要注意区分“实轴”和“虚轴”，并且保证对坐标轴的标注要符合右手系的原则.
悬链曲面（又名悬垂曲面）是一个曲面，是将悬链线绕其准线旋转而得，故为一旋转曲面。
除了平面以外，悬链曲面也是第一个被发现的最小曲面，在1744年被莱昂哈德·欧拉发现且证明。
[1]Jean Baptiste Meusnier 也做了些早期的研究。
[2]只有两个曲面既为旋转曲面又是最小曲面，即为平面与悬链曲面。
[3] 悬链曲面可被以下参数式所定义：
其中
及
为实参数而为大于零的常数。
把两个圆形浸泡于一肥皂溶液里，再缓慢地把那两个圆形分隔开，就可以制作出一个悬链曲面的物理模型。