Avant de lire
Le plan tangent à la surface
F(x,y,z)=0 en
M0 est :
Avant de lire
Le plan tangent au cône
x2+y2−z2=0 en un point
M0=O passe toujours par le sommet
O.
Définition
Définition. Une surface paramétrée est une application Σ:U⊂R2→R3, (u,v)↦(x(u,v),y(u,v),z(u,v)).
Le support est l'image Σ(U)⊂R3.
Plan tangent
Si Σ est de classe C1 en (u0,v0), les vecteurs :
Σu=∂u∂Σ(u0,v0),Σv=∂v∂Σ(u0,v0) engendrent le plan tangent en M0=Σ(u0,v0), a condition que Σu∧Σv=0 (point régulier).
Le vecteur normal est n=Σu∧Σv.
Équation du plan tangent : (r−r0)⋅n=0.
Surface définie implicitement
Si S={(x,y,z):F(x,y,z)=0} avec ∇F=0 en un point, le plan tangent en M0 est :
∇F(M0)⋅(M−M0)=0 soit Fx(x0)(x−x0)+Fy(y0)(y−y0)+Fz(z0)(z−z0)=0.
Exemples de surfaces
- Sphère : x2+y2+z2=R2, paramétrage (Rcosθcosϕ,Rcosθsinϕ,Rsinθ)
- Cylindre : x2+y2=R2
- Cône : z2=x2+y2
- Tore : (x2+y2−R)2+z2=r2
Après la lecture
Le plan tangent à la surface
F(x,y,z)=0 en
M0 est :
Le gradient
∇F est normal à la surface. Le plan tangent est l'ensemble des
M tels que
M0M⊥∇F(M0), soit
∇F(M0)⋅(M−M0)=0.
Après la lecture
Le plan tangent au cône
x2+y2−z2=0 en un point
M0=O passe toujours par le sommet
O.
Vrai. Le plan tangent est
x0x+y0y−z0z=x02+y02−z02=0 (car
M0 est sur le cône). Il passe par
O car
F est homogène de degré 2.