Внутренняя геометрия поверхности
Содержание Глава 1.Введение в дифференциальную геометрию поверхностей. Основные понятия 1.1 Первая квадратичная форма поверхности 1.2 Внутренняя геометрия поверхности 1.3 Вторая квадратичная форма поверхности 1.4 Классификация точек регулярной поверхности 1.5 Средняя и гауссова кривизны поверхности Глава 2. Понятие поверхности Каталана 2.1 Общие положения 2.2 Примеры поверхностей Каталана 2.3 Виды поверхностей Каталана Глава 3. Дифференциальная геометрия поверхностей Каталана 3.1 Первая и вторая квадратичные формы линейчатой поверхности 3.2 Первая и вторая квадратичные формы поверхности Каталана 3.3 О коноидах Глава 4. Специальные поверхности Каталана (поверхности класса КА) 4.1 Вывод уравнения поверхности класса КА 4.2 Вывод уравнения поверхности класса КА по заданным кривым и нормальному вектору порождающей плоскости Глава 5. Дифференциальная геометрия поверхностей класса КА 5.1 Первая и вторая квадратичные формы линейчатой поверхности 5.2 Первая квадратичная форма поверхности класса КА 5.3 Вторая квадратичная форма поверхности класса КА Глава 6. О программе визуализации и анализа поверхностей 6.1 Общие положения и возможности программы 6.2 Примеры работы Выводы Список литературы Глава 1. Введение в дифференциальную геометрию поверхностей. Основные понятия Первая квадратичная форма поверхности
Пусть - гладкая поверхность, – ее векторное параметрическое уравнение и . Определение 1.1. Первой квадратичной формой на поверхности называется выражение
(1)
Распишем это выражение подробнее.
, Откуда (2)
Выражение (2) в каждой точке поверхности представляет собой квадратичную форму от дифференциалов и . Первая квадратичная форма является знакоположительной, так как ее дискриминант
и .
Для коэффициентов первой квадратичной формы часто используют следующие обозначения (и мы в своих исследованиях будем придерживаться именно их) ([1].[2],[3]): , , .
Так что выражение (2) для формы можно переписать в виде
(3)
Соответственно,
.
Внутренняя геометрия поверхности
Известно, что, зная первую квадратичную форму поверхности, можно вычислять длины дуг кривых на поверхности, углы между кривыми и площади областей на поверхности. В самом деле, если рассмотреть формулы, определяющие вышеуказанные величины, можно заметить, что туда входят только лишь коэффициенты , , первой квадратичной формы. Поэтому если известная первая квадратичная форма поверхности, можно исследовать геометрию на поверхности, не обращаясь к ее уравнениям, а лишь используя ее первую квадратичную форму. Совокупность геометрических фактов, относящихся к поверхности, которые можно получить при помощи ее первой квадратичной формы, составляет так называемую внутреннюю геометрию поверхности. Поверхности, имеющие одинаковые первые квадратичные формы и потому имеющие одинаковую внутреннюю геометрию, называются изометричными. Рассмотрим простой пример. Пусть задана поверхность
Это цилиндрическая поверхность с синусоидой в качестве направляющей.
Имеем:
,
Поэтому
, ,
Следовательно,
.
Если сделать замену, вводя новые параметры и таким образом , .
Тогда первая квадратичная форма поверхности примет, очевидно, вид
.
Мы видим, что в новых переменных первая квадратичная форма рассматриваемой цилиндрической поверхности совпадает с первой квадратичной формой плоскости и поэтому внутренняя геометрия этой поверхности совпадает с внутренней геометрией плоскости. Т.е. синусоидальный цилиндр изометричен плоскости. Этот важный факт мы еще получим несколько другим способом. Чисто геометрически это свойство понятно: синусоидальный цилиндр получается изгибанием (т.е. деформацией без сжатий и растяжений) обычной плоскости. При такой деформации внутренняя геометрия не изменяется. Более того, можно показать, что если одна поверхность получается из другой путем изгибания, то внутренние геометрии этих поверхностей совпадают.
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (262)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |