Найдем уравнения поверхности вращения.
Точка
кривой
при повороте кривой на угол
переходит в точку
Рис. 40. Параллели и меридианы на поверхности вращения
Рис. 41. Цилиндр — поверхность нулевой кривизны
Тем самым уравнения поверхности вращения имеют следующий вид:
Линии
ее меридианы, а линии
параллели.
Первая и вторая квадратичные формы поверхности вращения равны соответственно
Отметим, что параллели и меридианы поверхности вращения образуют ортогональную сеть
а так как
то параллели и меридианы являются линиями кривизны поверхности вращения.
Примеры регулярных поверхностей вращения постоянной гауссовой кривизны.
Вращением прямой
вокруг параллельной ей оси
получаем цилиндрическую поверхность (рис. 41)
Первая и вторая квадратичные формы этой поверхности соответственно равны
Гауссова кривизна К цилиндрической поверхности равна нулю.
Вращением полуокружности
вокруг ее диаметра получаем сферу радиуса
(рис. 42):
Рис. 42. Сфера — поверхность постоянной положительной кривизны
Рис. 43. Трактриса
Ее основные формы соответственно равны
Гауссова кривизна К сферы радиуса
Рассмотрим трактрису — плоскую кривую, отрезок касательной к которой между точкой касания и некоторой фиксированной прямой, лежащей в этой же плоскости, имеет постоянную длину (рис. 43).
Выбирая на плоскости
в качестве этой прямой ось
получаем уравнения трактрисы
Исключив параметр
, приходим к явному уравнению
При вращении трактрисы вокруг оси
получаем поверхность вращения, называемую псевдосферой (рис. 44).
Ее параметрические уравнения имеют следующий вид:
Рис. 44. Псевдосфера — поверхность постоянной отрицательной кривизны
Первая и вторая квадратичные формы псевдосферы равны соответственно
Гауссова кривизна К псевдосферы постоянна и равна: