回答:
正常线: #Y =(X-2-E ^ 4)/ E ^ 2#。切线: #y = e ^ 2x -e ^ 2#.
说明:
直觉:想象一下这个功能 #f(x,y)= e ^ x ln(y) - xy# 描述了某些地形的高度,在哪里 #X# 和 #Y# 是飞机上的坐标和 #ln(y)的# 假设是自然对数。然后全部 #(X,Y)# 这样的 #F(X,Y)= A# (高度)等于某个常数 #一个# 被称为水平曲线。在我们的例子中恒定的高度 #一个# 是的,因为 #F(X,Y)= 0#.
您可能熟悉地形图,其中闭合线表示相等高度的线。
现在是渐变 #grad f(x,y)=((部分f)/(部分x),(部分f)/(部分x))=(e ^ x ln(y) - y,e ^ x / y - x) # 给我们一点方向 #(X,Y)# 在其中 #F(X,Y)# (高度)变化最快。只要我们的地形平滑(可微分),我们就不是直线上升或直下山,而是我们不在顶部,底部或高原(极值点)。这实际上是恒定高度曲线的法线方向,例如at #(X,Y)=(2,E ^ 2)#:
#grad f(2,e ^ 2)=(e ^ 2 ln(e ^ 2) - e ^ 2,e ^ 2 / e ^ 2 - 2)=(e ^ 2,-1)#.
因此, 正常线 在那个方向经历 #(2,E ^ 2)# 可谓是
#(x,y)=(2,e ^ 2)+ s(e ^ 2,-1)#, 哪里 #b in mathbbR# 是一个真实的参数。你可以消除 #小号# 表达 #Y# 作为一个功能 #X# 如果你愿意,找到
#Y =(X-2-E ^ 4)/ E ^ 2#.
切线方向的方向导数必须为 #0# (意思是高度不变),所以是切线向量 #(U,V)# 必须满足
#grad f(2,e ^ 2)cdot(u,v)= 0#
#(e ^ 2,-1)cdot(u,v)= 0#
#e ^ 2u - v = 0#
·V = E ^ 2U#, 哪里 ##CDOT 是指点积。所以 #(u,v)=(1,e ^ 2)# 是一个有效的选择。因此, 切线 经历 #(2,E ^ 2)# 可谓是
#(x,y)=(2,e ^ 2)+ t(1,e ^ 2)#, #b in mathbbR#.
解决 #Y# 给出了
#y = e ^ 2x -e ^ 2#.
你最后应该检查一下 #(2,E ^ 2)# 躺在曲线上 #F(X,Y)#,在切线上和法线上。