二次曲面二次曲面(英语:Quadrics)指任何n维的超曲面,其定义为多元二次方程的解的轨迹。 有固定焦点 (几何) F 和准线的椭圆形 (e = 1/2),抛物线(e = 1) 和 双曲线(e = 2)。 在坐标 { x 0 , x 1 , x 2 , … , x D } {\displaystyle \{x_{0},x_{1},x_{2},\ldots ,x_{D}\}} ,二次曲面的定义为代数方程[1] : ∑ i , j = 0 D Q i , j x i x j + ∑ i = 0 D P i x i + R = 0 {\displaystyle \sum _{i,j=0}^{D}Q_{i,j}x_{i}x_{j}+\sum _{i=0}^{D}P_{i}x_{i}+R=0} 。上式亦可以用矩阵乘法和向量的内积等概念,写成以下形式: x = ( x 1 x 2 ⋮ x n ) ; {\displaystyle \mathbf {x} ={\begin{pmatrix}x_{1}\\x_{2}\\\vdots \\x_{n}\\\end{pmatrix}};} A = ( a 11 a 12 ⋯ a 1 n a 12 a 22 ⋯ a 2 n ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ a 1 n a 2 n ⋯ a n n ) ; {\displaystyle A={\begin{pmatrix}a_{11}&a_{12}&\cdots &a_{1n}\\a_{12}&a_{22}&\cdots &a_{2n}\\\vdots &\vdots &\ddots &\vdots \\a_{1n}&a_{2n}&\cdots &a_{nn}\\\end{pmatrix}};} b = ( b 1 b 2 ⋮ b n ) {\displaystyle \mathbf {b} ={\begin{pmatrix}b_{1}\\b_{2}\\\vdots \\b_{n}\end{pmatrix}}} ⟨ A x , x ⟩ + ⟨ b , x ⟩ + c = 0 {\displaystyle \langle A\mathbf {x} ,\mathbf {x} \rangle +\langle \mathbf {b} ,\mathbf {x} \rangle +c=0} 二次曲面是代数簇的一种。 欧几里得空间 二次曲面的方程为: Q = { ( x , y , z ) ∈ R 3 ∣ A x 2 + B y 2 + C z 2 + D x y + E y z + F x z + G x + H y + I z + J = 0 } {\displaystyle Q=\left\{(x,y,z)\in \mathbb {R} ^{3}\mid Ax^{2}+By^{2}+Cz^{2}+Dxy+Eyz+Fxz+Gx+Hy+Iz+J=0\right\}} 未退化的一般实二次曲面 椭球面 x 2 a 2 + y 2 b 2 + z 2 c 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over b^{2}}+{z^{2} \over c^{2}}=1\,} 椭圆抛物面 x 2 a 2 + y 2 b 2 − z = 0 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over b^{2}}-z=0\,} 双曲抛物面 x 2 a 2 − y 2 b 2 − z = 0 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}-{y^{2} \over b^{2}}-z=0\,} 单叶双曲面 x 2 a 2 + y 2 b 2 − z 2 c 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over b^{2}}-{z^{2} \over c^{2}}=1\,} 双叶双曲面 x 2 a 2 + y 2 b 2 − z 2 c 2 = − 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over b^{2}}-{z^{2} \over c^{2}}=-1\,} 特殊的二次曲面 类球面(一种特殊的椭球面) x 2 a 2 + y 2 a 2 + z 2 b 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}+{z^{2} \over b^{2}}=1\,} 球面(一种特殊的类球面) x 2 a 2 + y 2 a 2 + z 2 a 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}+{z^{2} \over a^{2}}=1\,} 圆抛物面(一种特殊的椭圆抛物面) x 2 a 2 + y 2 a 2 − z = 0 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}-z=0\,} 单叶旋转双曲面(一种特殊的单叶双曲面) x 2 a 2 + y 2 a 2 − z 2 b 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}-{z^{2} \over b^{2}}=1\,} 双叶旋转双曲面(一种特殊的双叶双曲面) x 2 a 2 + y 2 a 2 − z 2 b 2 = − 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}-{z^{2} \over b^{2}}=-1\,} 退化的二次曲面 椭圆锥面 x 2 a 2 + y 2 b 2 − z 2 c 2 = 0 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over b^{2}}-{z^{2} \over c^{2}}=0\,} 锥面 x 2 a 2 + y 2 a 2 − z 2 b 2 = 0 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}-{z^{2} \over b^{2}}=0\,} 椭圆柱面 x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over b^{2}}=1\,} 圆柱面(一种特殊的椭圆柱面) x 2 a 2 + y 2 a 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}+{y^{2} \over a^{2}}=1\,} 双曲柱面 x 2 a 2 − y 2 b 2 = 1 {\displaystyle {x^{2} \over a^{2}}-{y^{2} \over b^{2}}=1\,} 抛物柱面 x 2 + 2 a y = 0 {\displaystyle x^{2}+2ay=0\,} 参考来源 ^ [1] (页面存档备份,存于互联网档案馆), Quadrics in Geometry Formulas and Facts by Silvio Levy, excerpted from 30th Edition of the CRC Standard Mathematical Tables and Formulas (CRC Press). 外部链接 埃里克·韦斯坦因. Quadric. MathWorld.