切平面和法平面计算公式

天津市高等院校“高职升本科”招生统一考试高等数学考试大纲（2023年9月修订）

一、考试性质

天津市高等院校“高职升本科”招生统一考试是由合格的高职高专毕业生参加的选拔性

考试．高等院校根据考生的成绩，按照已确定的招生计划，择优录取．因此，考试应该具有较高的信度、效度、适当的难度和必要的区分度．

二、考试内容与基本要求

（一）能力要求

高等数学考试是对考生思维能力、运算能力和实践能力的考查．

思维能力表现为对问题进行分析、综合，科学推理，并能准确地表述．数学思维能力表

现为以数学知识为素材，通过归纳抽象、符号表示、运算求解、演绎证明和空间想象等诸方

面对客观事物的空间形式和数量关系进行思考和判断．

运算能力表现为根据法则、公式进行正确运算、变形和数据处理，能根据问题的条件，

寻找与设计合理、简洁的运算途径．运算包括对数字的计算，对式子的组合变形与分解变形，

对几何图形各几何量的计算求解等．

实践能力表现为综合应用所学基本概念、基本理论等数学知识、数学思想和方法解决生

产、生活和相关学科中的简单数学问题．

（二）内容与要求

《高等数学》科目考试要求考生掌握必要的基本概念、基础理论、较熟练的运算能力，

在识记、理解和应用不同层次上达到普通高校（工科专业）专科生高等数学的基本要求，为

进一步学习奠定基础．

对考试内容的要求由低到高分为了解、理解、掌握、灵活和综合运用四个层次，且高一

级的层次要求包含低一级的层次要求．

了解(A)：对所列知识内容有初步的认识，会在有关问题中进行识别和直接应用．

理解(B)：对所列知识内容有理性的认识，能够解释、举例或变形、推断，并利用所列

知识解决简单问题．

掌握(C)：对所列知识内容有较深刻的理性认识，形成技能，并能利用所列知识解决有

关问题．

灵活和综合运用(D)：系统地把握知识的内在联系，并能运用相关知识分析、解决较复

杂的或综合性的问题．

具体内容与要求详见表1—表7．

1

考试内容

考试要求

A

B

C

D

函

数

函数概念的两个要素（定义域和对应规则）

√

分段函数

√

函数的奇偶性，单调性，周期性和有界性

√

反函数，复合函数

√

基本初等函数的性质和图像，初等函数

√

极

限

极限（含左、右极限）的定义

√

极限存在的充要条件

√

极限四则运算法则

√

两个重要极限

√

无穷大、无穷小的概念及相互关系，无穷小的性质

√

无穷小量的比较

√

用等价无穷小求极限

√

连

续

性

函数在一点处连续、间断的概念

√

间断点的类型：包括第一类间断点（可去间断点，跳跃间断点）及第二

类间断点

√

初等函数的连续性

√

闭区间上连续函数的性质（介值定理，零点定理和最大值、最小值定理）

√

考试内容

考试要求

A

B

C

D

导数的概念及其几何意义

√

可导性与连续性的关系

√

函数，极限，连续性

表1

一元函数微分学

表2

2

导数

与

微分

平面曲线的切线方程与法线方程

√

导数的基本公式，四则运算法则和复合函数的求导方法

√

微分的概念，微分的四则运算，可微与可导的关系

√

高阶导数的概念

√

显函数一、二阶导数及一阶微分的求法

√

隐函数及由参数方程所确定的函数的求导方法

√

由参数方程所确定的函数的二阶导数

√

中值

定理

与

导数

应用

罗尔定理和拉格朗日中值定理及推论

√

罗必达法则

√

未定型的极限

√

函数的单调性及判定

√

函数的极值及求法

√

函数曲线的凹凸性及判定，拐点的求法

√

函数的最大值、最小值

√

考试内容

考试要求

A

B

C

D

不

定

积

分

原函数的概念、原函数存在定理

√

不定积分的概念及性质

√

不定积分的第一、二类换元法，分部积分法

√

简单有理函数的积分

√

定

积

分

定积分的概念及其几何意义

√

定积分的基本性质

√

变上限函数及导数

√

一元函数积分学

表3

考试内容

考试要求

A

B

C

D

多元

函数

的极

限与

连续

多元函数的概念，二元函数的定义域

√

二元函数的极限与连续性

√

偏导

数与

全微

分

偏导数的概念

√

二元函数一、二阶偏导数的求法

√

求复合函数与隐函数的一阶偏导数（仅限一个方程确定的隐函数）

√

考试内容

考试要求

A

B

C

D

向量

代数

空间直角坐标系，向量的概念，向量的坐标表示法

√

单位向量及方向余弦

√

向量的线性运算，数量积和向量积运算

√

向量平行、垂直的充要条件

√

空间

解析

几何

平面的方程及其求法

√

空间直线的方程及其求法

√

平面、直线的位置关系（平行、垂直）

√

牛顿—莱布尼兹公式，定积分的换元法和分部积分法

√

定积

分的

应用

平面图形的面积

√

旋转体的体积

√

向量代数与空间解析几何

表4

多元函数微分学

表5

考试内容

考试要求

A

B

C

D

概念

常微分方程的解、通解、初始条件和特解的概念

√

一阶

方程

一阶可分离变量方程

√

一阶线性方程

√

二阶

方程

二阶常系数线性齐次微分方程

√

考试内容

考试要求

A

B

C

D

概念

与

计算

二重积分的概念及性质、几何意义

√

直角坐标系下计算二重积分

√

交换积分次序

√

极坐标系下计算二重积分

√

偏导

数的

应用

二元函数的全微分

√

二元函数的无条件极值

√

空间曲面的切平面方程和法线方程

√

二重积分

表6

常微分方程

表7

考试为闭卷、笔试，试卷满分为150分，考试限定用时为120分钟．

全卷包括I卷和II卷，I卷为选择题，II卷为非选择题．试题分选择题、填空题和解答

题三种题型．选择题是四选一类型的单项选择题；填空题只要求直接填写结果，不要求写出

计算过程或推证过程；解答题包括计算题、证明题和应用题等，解答题应写出文字说明、演

算步骤或证明过程．三种题型（选择题、填空题和解答题）题目数分别为6、6、5，整卷共

17道题；选择题和填空题约占总分的48%左右，解答题约占总分的52%左右，试卷包括容

5

易题、中等难度题和较难题，总体难度适当，以中等难度题为主．

四、题型示例

为了便于理解考试内容和要求，特编制下列题型示例，以供参考．所列样题力求体现试

题的各种题型及其难度，它与考试时试题的数目、题序安排、考查内容、难度没有对应关系.

（一）选择题

1．函数f(x)4x2ln(x1)的定义域为

A．[1，2]

B．(1，2]

C．(2，1)

D．[2，1)

答案：B

2．当x0时，与x等价的无穷小量是

A．tanx

B．2sinx

C．e2x1

D．ln(1x)

答案：A

dx0

costdt

3．

A．sinx2

答案：C

（二）填空题

x29

1．极限lim

x3x22x3

3

答案：

2

B．2xsinx2

_____________.

C．cosx2

D．2xcosx2

2．函数f(x)x2ex在x0处的二阶导数的值为_____________.

答案：3

3．函数zln(3xy)的全微分dz_____________.

答案：

3d xdy

3xy

（三）解答题

1．求二元函数f(x，y)x3y33xy5所有的极值点和极值

答案：

fx3x23y0，

解：由方程组2得驻点(0，0)，(1，1).

fy3y3x0

又Afxx6x，Bfxyfyx3，Cfyy6y.

对于驻点(0，0)：A0，B3，C0，由B2AC90知(0，0)不是极值点.

6

对于驻点(1，1)：A6，B3，C6，由B2AC270且A0知(1，1)是极小

值点，极小值f(1，1)4.

因此，函数f(x，y)有极小值点(1，1)，极小值为4.

x2t1，

x3 y1 z1

2．求通过直线l1:y3t2，和直线l2:的平面的方程.

z2t3232

答案：

解：由题意知l1和l2的方向向量s1=s2=(2，3，2)，取直线l1上一点P1(-1，2，-3)，取

直线l2上一点P2(3，-1，1)，

则平面的法向量

ijk



n=s1´P1P2=232=18(1，0，-1)，

4-34

故平面的方程为(x1)(z3)0，整理得xz20.

包桦耐2342高数:空间曲线的切线和法平面. -
籍柯法18399858072 ______ 9. 令 F= √x+√y+√z-√a, 则 F'=1/(2√x), F'=1/(2√y), F'=1/(2√z), 在曲面上点 P( m, n, (√a-√m-√n)^2 ) 处, F'=1/(2√m), F'=1/(2√n), F'=1/[2(√a-√m-√n)], 切平面方程为 (x-m)/(2√m)+(y-n)/(2√n)+[z- (√a-√m-√n)^2]/[2(√a-...

包桦耐2342求椭圆抛物面Z=2x^2+y^2在点M(1, - 1,3)处的切平面和法线方程 -
籍柯法18399858072 ______ 解:∵Z=2x^2+y^2 ∴Zx'│m=4,Zy'=-2 ∴切平面的法向量是(4,-2,-1) 故 所求切平面方程是4(x-1)-2(y+1)-(z-3)=0,即4x-2y-z=3 所求法线方程是(x-1)/4=(y+1)/(-2)=(z-3)/(-1)

包桦耐2342求曲线x=acospcosq,y=cospsinq,z=asinp在(p,q)=(π/4,π/4)的切平面和法线方程 -
籍柯法18399858072 ______ p=q=π/4时,x=a/2,y=1/2,z=a/√2,所以切点是(a/2,1/2,a/√2).消去p,q,得曲面的方程是x^2/a^2+y^2+z^2/a^2=1,即x^2+a^2y^2+z^2=a^2.设F(x,y,z)=x^2+a^2y^2+z^2-a^2,则Fx=2x,Fy=2a^2y,Fz=2z.所以切点处的切平面的法向量n=(Fx,Fy,Fz)=(a,a^2,√2a)=a(1,a,√2).所以切平面方程是(x-a/2)+a(y-1/2)+√2(z-a/√2)=0,即x+ay+√2z-2a=0.法线方程是x-a/2=(y-1/2)/a=(z-a/√2)/√2.

包桦耐2342若椭圆球面x^2+2y^2+z^2=4上某点的切平面与平面x - 2y+z=3平行,求切平面方程 -
籍柯法18399858072 ______ 平面:x-2y+z=3 的法向量 ( 1, -2, 1) 所以切平面的法向量 (k, -2k, k) ∂F/∂x = 2x =k 即 x=k/2 ∂F/∂y = 4y =-2k y=-k/2 ∂F/∂z = 2z =k z=k/2 所以 (k/2)^2 + 2*(-k/2)^2 + (k/2)^2 = 4 k^2 = 4 => k=2 or -2 平面方程:2 (x-1) - 4 (y+1) + 2 (z-1) =0 -2 (x+1) + 4 (y-1) - 2 (z +1)=0

包桦耐2342求曲面ez - z+xy=3在点(2,1,0)处的切平面及法线方程. -
籍柯法18399858072 ______[答案] 由题意,设F(x,y,z)=ez-z+xy-3,则 曲面在点(2,1,0)处的法向量为 n=(Fx,Fy,Fz)|(2,1,0)=(y,x,ez-1)|(2,1,0)=(1,2,0) ∴所求切平面方程 (x-2)+2(y-1)=0 即 x+2y-4=0 所求法线方程为 x−2 1= y−1 2,z=0 即 x=2+ty=1+2tz=0.

包桦耐2342求曲面x(立方)+y(立方)—z(立方)+3xyz—4=0在点(1,2, - 1)处的 切平面和法线方程 -
籍柯法18399858072 ______ F(x,y,z)=x³+y³-z³+3xyz-4=0,曲面的法向量n为 (∂F/∂x,∂F/∂y,∂F/∂z)=(3x²+3yz,3y²+3xz,-3z²+3xy) 在点(1,2,-1)的法向量n1为(-9,9,3).所以切平面方程为:-9(x-1)+9(y-2)+3(z+1)=0,即切平面为-9x+9y+3z--6=0,也即-3x+3y+z-2=0.法线方程为:(x-1)/(-9)=(y-2)/9=(z+1)/3,即(x-1)/(-3)=(y-2)/3=(z+1)/1.

包桦耐2342求曲面z=arctany/x在点(1.1.π/4)的切平面与法线方程 -
籍柯法18399858072 ______ z=arctan(y/x), dz=d(y/x)/[1+(y/x)^2]=(xdy-ydx)/(x^2+y^2), 在点(1,1,π/4)处,切平面的法向量为(1/2,-1/2,-1), ∴切平面方程是(1/2)(x-1)-(1/2)(y-1)-(z-π/4)=0, 即x-y-2z+π/2=0. 法线方程是x-1=(y-1)/(-1)=(z-π/4)/(-2).

包桦耐2342求曲面z=tarctan(y/x)在点(1,1,∏/4)处的切平面方程和法线方程 -
籍柯法18399858072 ______ 任意一曲面F(x,y,z)=0在点(x,y,z)的法向量为(Fx,Fy,Fz),那有其法向量了,那切平面就好求了,Fx意思为F对x的偏导数 令F(x,y,z)=arctan(y/x)-z Fx=(-y/x^2)/[1+(y/x)^2]=-y/(x^2+y^2) Fy=x/[x^2+y^2] Fz=-1 切平面的法向量为:(-1/2,1/2,-1) 于是切平面为:(-1/2)(x-1)+(1/2)(y-1)+(-1)(z-π/4)=0,即:x-y+2z-∏/2=0 法线方程:(x-1)/(-1/2)=(y-1)/(1/2)=(z-π/4)/(-1),即:(x-1)/1=(y-1)/-1=(z-∏/4)/2

包桦耐2342曲线x^2+y^2+z^2 - 3x=0,2x - 3y+5z - 4=0在点1,1,1处的切线及法平面 -
籍柯法18399858072 ______ 第一种方法是对的,其中法向量就是和向量n1,n2都垂直的向量,实际上叉乘运算不就是用来求这个的吗.另外要明确的是,对于曲线,我们可以讨论它的切线和法平面,相应的,对于曲面,我们可以讨论它的切平面和法线,因为它们都是在给定一点后唯一确定的.反之,我们是不研究曲面的切线的,因为曲面在一点的切线有无数条,所以你的第二种做法,求“曲面的切向量的方程”,一上来就是错的.

包桦耐2342在上半球面Z=根号下(9 - x*x - y*y)在点(1.2.2)处的切平面方程和法线方程 -
籍柯法18399858072 ______ 球面上的(x,y,z)点的法向量就是{x,y,z} 所以在(1,2,2)点的法向量也是{1,2,2} 切平面方程为:1*(x-1)+2*(y-2)+2*(z-2)=0,即x+2y+2z-9=0 法线方程为:(x-1)/1=(y-2)/2=(z-2)/2