微分几何——特殊曲线
分析
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特殊曲线分析直纹面:由连续族直线的轨迹形成的曲面S:r(u,v)=a(u)+b(u)v。这里直纹面的V曲线是直纹面的直母线,u为一族与其相交的曲线。常Gauss曲率曲面对于正常Gauss曲率曲面,曲面的第一基本形式为I=du2+cos2(JKU)dv2;对于Gauss曲率恒为0的曲面,曲面的第一基本形式为I=du2+dv2;对于负常Gauss曲率曲面,曲面的第一基本形式为I=du2+ch2(J-Ku)dv2.定理1具有相同的Gauss曲率的曲面总是等距等价的,这种等价也是局部的.可展曲面:直纹面沿着它的每条直母线都只有一个切平面,或者说沿直母线,法向量平行,称其为可展曲面。定理2直纹面S可展o(a'(u),b(u),b'(u))=0.定理3可展曲面局部地或为柱面,或为锥面,或为某条空间曲线的切线曲面.定理4无平点的曲面为可展曲面o高斯曲率K三0.LMN全脐点曲面:全部由脐点构成的曲面,曲面上满足-二M二N。EFG定理5曲面是全脐点曲面当且仅当曲面是平面或球面(或它们的一部分).极小曲面:平均曲率恒为0的曲面。平面、正螺面都是极小曲面。由公式H二EN-2FM+GL,其充要条件是EN-2FM+GL=0。极小曲面是使面积的第2(EG-F2)一变分变为零的曲面。除平面外旋转极小曲面必为悬链面,直纹极小曲面必为正螺面。平而•全脐点曲画{平卧球面)・杵耐直纹面•可展曲面慨而、惟而、切拔面)常Gaus吕常平均曲曲率曲面率曲面相关命题命题1常高斯曲率曲面中的常平均曲面是全脐点曲面(平面/球面)或圆柱面.推论1.1可展曲面中的常平均曲率曲面是平面或圆柱面.推论1.2极小曲面中的常高斯曲率曲面是平面.命题2直纹面中的常Gauss曲率曲面是可展曲面.命题3直纹面中的常平均曲率曲面是平面、正螺面或圆柱面.推论3.1直纹面中的极小曲面是平面和正螺面.相关图示所有可展曲面都是直纹面,且仅有柱面、锥面、切线面三种,如下图:1.0■柱面(tln(K).0}*(0.0rJ4』广常高斯曲率旋转曲面,在高斯曲率小于零时是伪球面:1000,5-[伪裁面(ilnpOCMO^sin(x)sinty),log㈣仙+聞・闻极小旋转曲面是悬链面:L悬SS面{Scofihl-jeostyJ,2ce«hf-)ain(y]pJr|l31