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<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.1 plus MathML 2.0//EN" "http://www.w3.org/Math/DTD/mathml2/xhtml-math11-f.dtd" [ <!ENTITY mathml "http://www.w3.org/1998/Math/MathML">
]>
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en">
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<title>Analytic Surfaces</title>
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<div class="message_right">
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	XHTML 1.1!" height="31" width="88" />
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       alt="Valid CSS!" />
  </a>
  <br />
  Created 2004-07-18 Modified 
<!--UPDATE_DATE_BEGIN-->
2009-04-11<br />
<a class="reflocal" href="../../../doc02.html">Chelton Evans</a>

<!--UPDATE_DATE_END-->
</div>


<h1> 
<a href="../geometry/geom.html"> <img alt="proj" src="../../comsci/images/compgeom.png" /></a>
<a href="../calculus/calculus.xml">
<img src="../../comsci/images/atom.gif" alt="calculus" /></a>
Analytic Surfaces 
<a href="../../../index.html">
<img alt="home" src="../../comsci/images/Frame.gif" /></a>
</h1>


<div class="float25">

<p class="equ">
<math xmlns="&mathml;">
  <mi>S</mi>
  <mo>(</mo>
  <mi>u</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>v</mi>
  <mo>)</mo>
</math>

<br />

<math xmlns="&mathml;">
  <mi>S'</mi>
  <mo>(</mo>
  <mi>u</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>v</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;S</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;u</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>,</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;S</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;v</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>,</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;S</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;u</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>&times;</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;S</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;v</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>)</mo>
</math>

</p>

<p>
Perhaps the most important representation is the basic derivative.
</p>

<p class="equ">
<math xmlns="&mathml;">
  <mfrac>
    <mrow><mi>df</mi></mrow>
    <mrow><mi>dX</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;f</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;x</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>,</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;f</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;y</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>,</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;f</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;z</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>)</mo>
</math>
</p>

<h3> Example </h3>

<p class="equ">
<math xmlns="&mathml;">
  <mi>z</mi>
  <mo>=</mo>
  <mi>g</mi>
  <mo>(</mo>
  <mi>x</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>y</mi>
  <mo>)</mo>
</math>

<br />

<math xmlns="&mathml;">
  <mi>f</mi>
  <mo>=</mo>
  <mo>-</mo>
  <mi>g</mi>
  <mo>(</mo>
  <mi>x</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>y</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>+</mo>
  <mi>z</mi>
  <mo>=</mo>
  <mi>0</mi>
</math>

<br />

<math xmlns="&mathml;">
  <mfrac>
    <mrow><mi>df</mi></mrow>
    <mrow><mi>dX</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mo>-</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;</mi><mi>g</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;x</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>,</mo>
  <mo>-</mo>
  <mfrac>
    <mrow><mi>&PartialD;</mi><mi>g</mi></mrow>
    <mrow><mi>&PartialD;y</mi></mrow>
  </mfrac>
  <mo>,</mo>
  <mi>1</mi>
  <mo>)</mo>
</math>

</p>

</div>
<div class="float25">

<p> Alternatively using vector calculus. </p>


<p class="equ">
<math xmlns="&mathml;">
  <mi>f</mi>
  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mi>x</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>y</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>g</mi>
  <mo>(</mo>
  <mi>x</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>y</mi>
  <mo>)</mo>
  <mo>)</mo>
</math>

<br />

<math xmlns="&mathml;">
  <mi>f</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>x</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mi>1</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>0</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>g</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>x</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>)</mo>
</math>


<br />

<math xmlns="&mathml;">
  <mi>f</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>y</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mi>0</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>1</mi>
  <mo>,</mo>
  <mi>g</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>y</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>)</mo>
</math>

<br />

<math xmlns="&mathml;">
  <mi>N</mi>
  <mo>=</mo>
  <mi>f</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>x</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>&times;</mo>
  <mi>f</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>y</mi></mrow>
  </msub>
</math>

</p>

<p class="equ">

<math xmlns="&mathml;">
  <mi>N</mi>
  <mo>=</mo>
  <mfenced open='|' close='|'>
  <mtable>
    <mtr>
      <mtd><mi>i</mi></mtd>
      <mtd><mi>j</mi></mtd>
      <mtd><mi>k</mi></mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd><mi>1</mi></mtd>
      <mtd><mi>0</mi></mtd>
      <mtd>
  <mi>g</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>x</mi></mrow>
  </msub>
      </mtd>
    </mtr>
    <mtr>
      <mtd><mi>0</mi></mtd>
      <mtd><mi>1</mi></mtd>
      <mtd>
  <mi>g</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>y</mi></mrow>
  </msub>
      </mtd>
    </mtr>
  </mtable> 
  </mfenced>

  <mo>=</mo>
  <mo>(</mo>
  <mo>-</mo>
  <mi>g</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>x</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>,</mo>
  <mo>-</mo>
  <mi>g</mi>
  <msub>
    <mi></mi>
    <mrow><mi>y</mi></mrow>
  </msub>
  <mo>,</mo>
  <mi>1</mi>
  <mo>)</mo>


</math>


</p>


<h2> What just happened? </h2>

<p>
In maths there are mysteries. You may think that you have seen it all but
 no. The surface was completely algebraically described by z and g.
 By rearanging the equation to zero and differentiating I got the surface
 normal. Zero is often another dimension. I thought that a derivative of
 zero is always zero, hence it will generate a normal.

</p>

</div>

</body>
</html>


