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非法线曲率与法线曲率的关系是什么?

2023-07-10 00:15 作者:zhengeb  | 我要投稿

如我发的视频《微分几何:它们相互垂直吗?》,其中定义了所谓的非法线曲率。本文是这个视频提出的问题的延续。所以不了解有关概念的也可以参考那个视频。当然,本文也会谈到非法线曲率的定义。

图一 如图一,蓝色的是一个球面,N为球面P点的法线。T为P点的球面切线。Nn为非法线,它通过P点,但并不与P相切或与P点的切平面垂直。我称呼它为非法线。当然,P点的非法线有无数条。我们随便找一条进行讨论。 Nn与T张成的平面就是上图中的绿色平面,它与球面相交就会形成相交线C。C显然平面去嫌弃。并且它一定是圆。 P在不同的方向有不同的T,假设Nn不变,不同的T就对应着不同的绿色平面及不同的C。 不同的C在P的曲率被暂且称为非法线曲率。这与法线曲率显然是不同的。 显然,不同的 T所对应的非法线曲率是不同的。其中有最大的曲率和最小的曲率。我前面的视频是问,这两个曲率对应的T相互垂直吗?

图二 如图二,粉红色的是P点的切平面。黄色的平面为N与Nn张成的平面。我们可以设这个平面为β。β与切平面的相交线是DE。 我们规定DP为零度线。用右手定则,拇指平行于N,顺四个手指转动的角度为正,反之的角度为负。这样我们就可以确定切线的角度。Nn与DE的夹角为仰角,也是右手定则规定正负。这样我们就有了局部坐标系。 假设切线与零度线的角度为φ,Nn的φ为π,仰角为θ。那么,我们就可以计算不同的T对应的非法线曲率了。同时我们也可以计算出最大的非法线曲率和最小的非法线曲率了。 显然,当切线T垂直于Nn时,非法线曲率是最大的,而当切线T与DE重合时,非法线曲率是最小的。所以最大与最小的非法线曲率的T是垂直的。 那么,对于一般曲面,任意光滑曲面,比如马鞍面,是不是也是如此呢?它们还是互相垂直吗? 另外,非法线曲率与法线曲率的关系是什么?非法线曲率对认识曲面有什么意义? 你neng

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