四、第二基本二次型曲面曲线的曲率
[第二基本二次型与第二基本量]
曲 面 方 程 |
第二基本二次型与第二基本量 |
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式中
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曲 面 方 程 |
第二基本二次型与第二基本量 |
或
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称为第二基本二次型,L,M,N称为第二基本量
式中偏导数等在点取值,E,F,G为第一基本量,N为曲面在点M的法线单位矢量。 表示曲面上两个无限邻近点中,一点到另外一点的切面的距离的主要部分的两倍,它表明曲面与切面的离差的特征,也反映曲面在空间中的弯曲程度 |
图 7.25 |
[主法截线(主方向、主曲率半径与脐点)] 通过曲面上一点M的法线的平面与曲面的交线()都称为点M的法截线。所以通过曲面上一点的法截线有无穷多条,给定点M的一个切线方向就有一条确定的法截线。在点M的法截线中曲率最大和最小的两条分别记为,它们称为主法截线,在点M所对应的切线方向称为主方向,这两个方向互相垂直。的曲率半径()称为主曲率半径,它们等于下列方程的两个根:
对于曲面,方程为
式中p,q,r,s,t,h见上页表。
对于曲面,方程为
式中E,F,G为曲面的第一基本量,L,M,N为曲面的第二基本量。
主曲率半径相等的点称为曲面的脐点,在脐点上
[曲率线与罗德里克公式] 主方向是二次方程
的两个根。满足这个微分方程的曲面曲线称为曲率线。曲率线上每点的切线方向都是主方向,曲率线构成曲面上一个正交曲线网,曲率线还有如下的一个特征:
一条曲面曲线C是曲率线的充分必要条件是:沿C的曲面法线组成一个可展曲面,即当C上的点M变动时,曲面在M点的法线有包络线。
这个特征也可表示为
这个公式称为罗得里克公式。