等值線的外法線指什麼,等值線上法線方向為什麼從等值線較低的地方指向較高的地方?

2021-03-19 18:34:00 字數 3281 閱讀 6578

1樓:思遠

在等值線上一點做切線,再做切線的垂線就是法線,垂線在等值線彎曲方向一側的部分的稱為內法線.垂線背離法線彎曲一側的那部分就叫做外法線.

等值線上法線方向為什麼從等值線較低的地方指向較高的地方?

2樓:雲之韻

一般來說,等值線發現方向是垂直於等值線切線切方向指向曲線外側,但這個問題結論也不盡然吧,比如說地理等值線,盆地等值線和山地等值線為例,完全可以形狀一樣但是每圈等值線一個是遞增,一個卻是遞減。

3樓:子車蘭英孝月

在等值線上一點做切線,再做切線的垂線就是法線,垂線在等值線彎曲方向一側的部分的稱為內法線.垂線背離法線彎曲一側的那部分就叫做外法線.

為什麼梯度方向是等高線的法線方向。。怎麼理解啊

4樓:老師

你可以這樣想象一個z=f(x,y)的三維影象,每一個(x,y)點都有一個z與之對映,可以想象得到那將是一個曲面,然後你想象曲面上一個特定的點,它就像你在爬山的時候站在半山腰一樣。

如果你平的在那個半山腰左右走,那麼你的高度是不會變的。這裡高度就是z的值。這條你剛剛走的線就是等值線。

既然在求梯度的時候要求導,正如一元函式一樣,你把「很小的曲面」當作「平面」來求導,正如你在一元函式中把「一小段曲線」當化做"直線"一樣。你可以想象如果你筆直朝著山頂走,就可以最快的上升(如果是平面,而且你的速度一定的話)。這條向上的線的就是梯度向量加上z的增量所組成的向量。

(注意,二元函式的梯度是二維的向量。兩個維度是自變數。)

現在你已經在這個曲面上找到了等值線和梯度了,試想下,你在一個斜的平面上走,向上升最快的方向是不是唯一的呢?平著走和向上走兩個方向是不是垂直的呢?所以說,梯度是等值線的法線方向.

這就是梯度幾何意義,如果用向量乘來計算,那將是

→ →

δz = grad z · l

我很奇怪為什麼打出來這個點乘符號這麼小。左邊是z的增加量,就是上升多少,右邊是一個向上走的方向,一個是你現在選擇的前進的方向向量。這裡選擇前進方向為(δx,δy),得到:

δz=z'|x · δx +z'|y ·δy 你可以看到,這就是二元函式偏導的定義.

現在把你前進的速度定為1,也就是l的長度定為1,得到的值就是方向導數.這是因為你選定了方向和速度,那麼左邊就是你上升的速度,也就是方向導數.

希望我的話對你理解有所幫助.

為什麼梯度的方向是等值面法線方向

5樓:玉潤釁振凱

簡單來說,梯度方向是函式增長最快的方向,很顯然增長最快的方向是過該點的等量面的法線方向,所以,函式在一點的梯度方向是這點的法線方向

6樓:勁無憂

所謂梯度的方向,是函式值增大最快的方向,從一條等值線到下一條等值線,斜著走是不是需要走更遠的路?那就不是最快的方向,只有處處垂直等值線,才會在走同樣的距離的情況下,跨過最多的等值線。

7樓:

真不知道上面那些回答的人有沒有認真看過梯度的定義,估計是複製黏貼來的吧,居然還有人點贊。。。

首先問題應該是錯了,二元函式中,正確表述是梯度是等值線的法向量,梯度不可能和等值面正交,梯度和等值面是平行的(或者就在等值面內)。

以下是不嚴謹的證明:以二元函式為例,設函式z=f(x, y)。那麼它在點 p上的梯度向量為:

v1=(fx(p), fy(p))。設等值線函式為且過點p,根據隱函式求導法則,可以求出等值線函式在點p處的導數為:-fx(p)/fy(p)。

於是可以設一個向量v2=(1, -fx(p)/fy(p))  ,然後就會發現v1和v2兩個向量內積為0,兩個向量正交。

在三元函式中,等值線升維成等值面,梯度依然是法向量,證明方法同上。

8樓:匿名使用者

我認為就是這樣規定的,其它方向的值幾乎各不相同

9樓:匿名使用者

某點的梯度是該點最大的方向導數,此方向與等值面垂直!

【高數】【梯度】法線不是對空間曲面而言的麼?為什麼等值線會有法線,這怎麼理解? 40

10樓:水瓶

平面圖線也有法線。比如物理中光的反射折射。如果是平面圖形,法線就是這一點的垂線。

如果你是學文科的應該知道等高線,等高線也是可以作法線。

等值線畫到平面上了,也會有法線。過一點做等值線切線,過這一點做與這個切線垂直的線就是法線。

通俗講,等值線現在只是畫在紙張上的一個曲線而已。所以是有法線的。

11樓:

我知道樓主**理解錯了。梯度的確是某一類曲線的法線方向,重要的問題是:什麼曲線?

是等值線!就是所有滿足f(x,y)=c的點(x,y)確定的曲線。那在單變數下怎麼理解?

就是f(x)=c確定的x,只不過是一些點而已!樓主把函式曲線本身給當成等值線了。那這種情形下梯度的方向怎麼確定?

回顧梯度的意義:函式值增長最快的自變數改變方向。所以在單變數情況下只能是沿x正方向或負方向,導數為正就沿正方向,導數為負就沿負方向。

梯度的方向為何是從低等高線指向高等高線?為何不是相反方向?請大俠點撥一下。

12樓:匿名使用者

同濟四版關於這個問題的思維跳躍太大,很不厚道!

同濟五版關於這個問題繼續跳躍,直接給結論,就是不講為什麼,急死你!

盼星星盼月亮終於等到了仍然在裝的同濟六版,但在p104留下了蛛絲馬跡:

上面這段話中θ=0是關鍵點。因為θ=0時,方向導數(還是同濟六版p104)

=|grad f(x0,y0)|×1>0,即沿梯度方向的方向導數》0,再加上方向導數定義中t→0+,也就是說函式在梯度方向的變化率是正的,所以函式值沿梯度要變大,即從低等高線指向高等高線。

雖然同濟六版未講內法線外法線的概念,但應該不妨礙理解上面內容。

13樓:

我也想知道…我們定向所有的都應該是高指低才對…

美女,>>>> 函式f(x,y)在(m,n)梯度的模就是沿等值線法線方向的方向導數 ????????、、、、、

14樓:匿名使用者

是的,根據方向導數的定義是這樣。

15樓:滄海念秋

高等數學下冊(同濟第六版)就是這樣規定的~懂了嗎?帥哥~o(n_n)o~

16樓:——耍酷酷

什麼時候的題,幾年級的?本人高中~~。

圖為等值線,已知ab0,讀圖回答1415題

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