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法线的斜率怎么求?

发布日期:2025-04-12

要求法线的斜率,需要先了解法线与切线的关系,然后根据函数导数求出切线斜率,进而得到法线斜率,具体步骤如下:

明确法线与切线的关系:在平面几何中,对于曲线上的某一点,法线是指过该点且与该点切线垂直的直线。

求出曲线在该点的切线斜率

对于函数 y=f(x)y = f(x):如果函数 y=f(x)y = f(x) 在点 x0x_0 处可导,那么函数在该点的导数 f(x0)f^\prime(x_0) 就是曲线 y=f(x)y = f(x) 在点 (x0,f(x0))(x_0, f(x_0)) 处切线的斜率,记为 k切线=f(x0)k_{切线}= f^\prime(x_0) 。求函数导数 f(x)f^\prime(x) 通常会用到一些基本的求导公式(如 (xn)=nxn1(x^n)^\prime = nx^{n - 1}(sinx)=cosx(\sin x)^\prime=\cos x 等)以及求导法则(如加法求导法则 (u+v)=u+v(u + v)^\prime = u^\prime + v^\prime )。

对于隐函数 F(x,y)=0F(x,y)=0:通过隐函数求导法求出 dydx\frac{dy}{dx} ,将点的坐标代入 dydx\frac{dy}{dx} 得到该点切线斜率。例如对于隐函数 x2+y2=r2x^{2}+y^{2}=r^{2} ,两边同时对 xx 求导:2x+2ydydx=02x + 2y\frac{dy}{dx} = 0 ,解出 dydx=xy\frac{dy}{dx}=-\frac{x}{y} ,将具体点 (x0,y0)(x_0,y_0) 代入就得到该点切线斜率 k切线=x0y0k_{切线}=-\frac{x_0}{y_0}

 

根据两直线垂直斜率的关系求出法线斜率:如果两条斜率存在且不为零的直线互相垂直,那么它们斜率的乘积为 1-1 。设曲线在某点处切线的斜率为 k切线k_{切线} ,法线的斜率为 k法线k_{法线} ,则 k法线=1k切线k_{法线}=-\frac{1}{k_{切线}}

例如,对于函数 y=x2y = x^{2} ,在点 (1,1)(1,1) 处的法线斜率求解过程如下:

首先对 y=x2y = x^{2} 求导,根据求导公式 (xn)=nxn1(x^n)^\prime = nx^{n - 1} 可得 y=2xy^\prime = 2x

x=1x = 1 代入导数 y=2xy^\prime = 2x 中,得到切线斜率 k切线=2×1=2k_{切线}= 2\times1 = 2

根据 k法线=1k切线k_{法线}=-\frac{1}{k_{切线}} ,可得在点 (1,1)(1,1) 处法线的斜率 k法线=12k_{法线}=-\frac{1}{2}

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