Dla linii krzywej wektory te należą do prostej stycznej do tej krzywej w danym jej punkcie i tworzą przestrzeń styczną 1-wymiarową.
Dla powierzchni 2D wektory te leżą na płaszczyźnie stycznej do tej powierzchni w danym jej punkcie i tworzą przestrzeń styczną 2-wymiarową.
Dla hiperpowierzchni (N-1)-wymiarowej zanurzonej w przestrzeni euklidesowej N-wymiarowej, wektory styczne leżą na tej stycznej hiperpowierzchni euklidesowej (N-1)-wymiarowej i tworzą przestrzeń styczną (N-1)-wymiarową.
Wektory styczne do powierzchni 2D
(1) Dwuwymiarową powierzchnię można opisać za pomocą dwóch niezależnych od siebie parametrów
(2) Istnieją dwa szczególne wektory styczne oraz do powierzchni – są to wektory styczne odpowiednio do krzywych oraz przecinających się punkcie o wektorze wodzącym
Współrzędne wektorów oblicza się jako pochodne funkcji względem parametrów oraz
gdzie to wartości parametrów wyznaczające punkt czyli:
(3) W skrócie wektory te można zapisać następująco:
gdzie jest wektorem wodzącym punktu na powierzchni
(4) Dowolny wektor styczny do powierzchni w jej punkcie wyraża się w postaci pewnej kombinacji liniowej wektorów stycznych oraz tj.
Wektory oraz stanowią więc bazę płaszczyzny stycznej do powierzchni danej równaniem
(1) Współrzędne kartezjańskie są wyrażone przez współrzędne sferyczne wzorami
(2) Wektory styczne mają postać:
(3) Dowolny wektor styczny do sfery w punkcie wyraża się w postaci kombinacji liniowej wektorów stycznych oraz tj.
Np. dla mamy punkt leżący na osi układu współrzędnych oraz wektory bazowe styczne
i wektory styczne mają postać
(4) Wektory te wyznaczają płaszczyznę styczną do sfery o promieniu w punkcie i równaniu
Widać, że płaszczyzna ta ma stałą współrzędną -ową równą 1 i jest równoległa do płaszczyzny pionowej
Wektor styczny do krzywej w
Krzywą w przestrzeni można opisać za pomocą jednego parametru
(Analogiczne zależności są słuszne dla krzywej w przestrzeni n-wymiarowej).
Parametr wyznacza linię współrzędnej krzywoliniowej w przestrzeni Wektor styczny do krzywej w danym punkcie otrzymuje się, obliczając pochodne funkcji względem parametru
gdzie to wartości parametru wyznaczające punkt czyli:
W skrócie wektor styczny można zapisać następująco:
gdzie jest wektorem wodzącym punktu krzywej.
Wektor ten wyznacza prostą styczną do krzywej w punkcie o równaniu
Przykład: Wektor styczny do krzywej w
Krzywa w przestrzeni dana jest równaniem parametrycznym
Wektor styczny o długości jednostkowej dla ma postać
Wektor ten wyznacza kierunek prostej stycznej do krzywej w punkcie o równaniu
Wektor styczny do krzywej w przestrzeni
Współrzędne kartezjańskie
(1) Jeżeli w przestrzeni dany jest układ współrzędnych kartezjańskich, to krzywa może być zadana za pomocą równania parametrycznego
(2) Współrzędne wektora stycznego do krzywej wyznacza się, licząc pochodne współrzędnych wektora wodzącego krzywej po parametrze
Współrzędne krzywoliniowe
W układzie współrzędnych krzywoliniowych
mamy wzory analogiczne jak w układzie kartezjańskim:
(1) krzywa jest zadana równaniem parametrycznym
(2) wektor styczny oblicza się, licząc pochodną współrzędnych parametrze[1]
Wektor styczny jest wektorem kontrawariantnym (jako iloraz różniczki współrzędnych przez różniczkę parametru, który jest niezmiennikiem transformacji współrzędnych). Wektor kontrawariantny przy przejściu z jednego układu (tu kartezjańskiego) na inny (tu krzywoliniowy) transformuje się wg prawa[2]
Podstawiając otrzymamy
Jednocześnie wiadomo, że zachodzi zależność między różniczkami w starym i nowym układzie
Porównując dwa ostatnie wzory, widać, że musi zachodzić cnd.