Главная > Дифференциальная геометрия: первое знакомство
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 5. КРИВИЗНА И КРУЧЕНИЕ. ФОРМУЛЫ ФРЕНЕ

1°. Кривизна кривой

Определение. Кривизной кривой L в точке называется предел отношения при где — наименьший из углов между касательными к кривой L в точках длина дуги (рис. 19).

Рис. 19. Длины сторон и треугольника равны единице, длина основания равна

Иногда называют первой кривизной кривой.

ТЕОРЕМА 5. Пусть вектор кривой точка кривой отвечающая значению параметра. Тогда если и существует то кривая L имеет в точке кривизну Если параметр — длина дуги то

Для произвольной параметризации

Пусть параметр — длина дуги Тогда (см. замечание пункта 2° § 3). Поэтому

Отсюда получаем, что

Перейдем в последнем равенстве к пределу при Так как и то предел левой части существует и равен Значит, существует и предел правой части

Таким образом, кривая L имеет в точке кривизну, и формула (1) обоснована.

Вспоминая, что

(см. формулу (6) пункта 2° § 3), для произвольной параметризации имеем

Дифференцируя еще раз получим, что

Возведем обе части последнего равенства в квадрат. Учитывая ортогональность векторов и и равенства

приходим к соотношению откуда

откуда

После извлечения квадратного корня получаем формулу (2).

Замечание Если векторы неколлинеарны, то, как видно из формул (1) и И наоборот, если , то векторы неколлинеарны.

Кривизна плоской кривой, заданной параметрическими уравнениями вычисляется по формуле

Кривизна графика функции может быть найдена по формуле

Замечание 2. Иногда кривизне плоской кривой приписывают знак. Обычно его связывают с направлением вращения касательной к кривой по отношению к оси если это вращение против часовой стрелки, то если по часовой стрелке, то При таком подходе знак кривизны кривой — графика функции — совпадает со знаком второй производной Поэтому

Непосредственными вычислениями можно показать, что кривизна прямой равна нулю, а кривизна окружности радиуса равна

Верно и обратное: если кривизна кривой равна нулю, то эта кривая есть связное множество на прямой, а если кривизна плоской кривой равна положительной постоянной а, то эта кривая — дуга окружности радиуса

1
Оглавление
email@scask.ru