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):如果函数 y=f(x) 在点 x0 处可导,那么函数在该点的导数 f′(x0) 就是曲线 y=f(x) 在点 (x0,f(x0)) 处切线的斜率,记为 k切线=f′(x0) 。求函数导数 f′(x) 通常会用到一些基本的求导公式(如 (xn)′=nxn−1 、 (sinx)′=cosx 等)以及求导法则(如加法求导法则 (u+v)′=u′+v′ )。
对于隐函数 F(x,y)=0:通过隐函数求导法求出 dxdy ,将点的坐标代入 dxdy 得到该点切线斜率。例如对于隐函数 x2+y2=r2 ,两边同时对 x 求导:2x+2ydxdy=0 ,解出 dxdy=−yx ,将具体点 (x0,y0) 代入就得到该点切线斜率 k切线=−y0x0 。
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 。设曲线在某点处切线的斜率为 k切线 ,法线的斜率为 k法线 ,则 k法线=−k切线1 。
例如,对于函数 y=x2 ,在点 (1,1) 处的法线斜率求解过程如下:
首先对 y=x2 求导,根据求导公式 (xn)′=nxn−1 可得 y′=2x 。
把 x=1 代入导数 y′=2x 中,得到切线斜率 k切线=2×1=2 。
根据 k法线=−k切线1 ,可得在点 (1,1) 处法线的斜率 k法线=−21 。