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Superficies de revolución con curvatura de Gaussianos constante

Superficie $S$ es parametrizadas por $$X(u,v) = (\varphi(v) \cos{(u)}, \varphi(v) \sin{(u)}, \psi{(v}))$$ with everywhere-constant Gaussian curvature $K$. Let $v$ be the arc length of the generating curve $(\varphi(v), \psi(v))$ of $S$; thus, $(\varphi')^{2} + (\psi')^{2} = 1$; fix $un \in \mathbb{R}$.

Demostrar que $\varphi$ satisface $$K \varphi + \varphi'' = 0$$

Demostrar que $\psi = \int (\sqrt{a-(\varphi')^{2}}) dv$, donde el dominio de $v$ es tal que esta integral tiene sentido. $u \in (0, 2 \pi)$ ; ¿por qué?

Fijemos un avión con origen $O$ y las direcciones $x$, $y$; denotar este avión $\langle x,y \rangle$ nombre $xOY$. Fix $K=1$ y deje $S$ se cruzan $xOy$ perpendicularmente. Demostrar que, para algunos $C = \varphi(0) \in \mathbb{R}$, $\varphi(v) = C cos{(v)}, \psi(v) = \int_{0}^{v} (\sqrt{1-C^{2} sin{(v)}^{2}}) dv$.

Mostrar que todas las superficies $S$ de la revolución de los fijos en todas partes-constante de la curvatura Gaussiana $K=-1$ y parametrizadas por una función de $X$ $u$ $v$ (en ese orden), en $v$ es la longitud de arco de la generación de la curva de $S$ a partir de un punto fijo, se describe por la siguiente (hasta Euclidiana de movimiento):

(a:) $$\varphi(v) = C \cosh{(v)}, \psi(v) = \int_{0}^{v} (\sqrt{1-(C \sinh{(v)})^{2}}) dv$$

(b:) $$\varphi(v) = C \sinh{(v)}, \psi(v) = \int_{0}^{v} (\sqrt{1-(C \cosh{(v)})^{2}}) dv$$

(c:) $$\varphi(v) = \mathbb{e}^{v}, \psi(v) = \int_{0}^{v} (\sqrt{1-\mathbb{e}^{2v}}) dv$$


Estoy pensando en ecuaciones diferenciales, pero no estoy seguro de cómo configurarlos.

5voto

Paul Cezanne Puntos 80

Cálculo de los coeficientes de las formas de primer y segundo fundamentales tenemos:

$$E = \varphi^2$$ $$F = 0$$ $$G = (\varphi')^2 + (\psi')^2 = 1$$

y la segunda forma:

$$L = -\varphi\psi'$$ $$M = 0$$ $$N = \varphi' \psi'' - \psi'\varphi''$$

Derivating $ (\varphi′)^2 + (\psi′)^2 = 1$. Tenemos $\varphi'\varphi'' + \psi'\psi'' = 0$

Así, puede escribirse $N$ $ N = \varphi''/\psi'$.

Por último, ser $K = \frac{LN - M²}{EG - F^2}$

$$K = \frac{LN}{EG} = \frac{-\varphi\varphi''}{\varphi^2} = - \frac{\varphi''}{\varphi}$$

Entonces llegamos, $$ K\varphi + \varphi'' = 0$ $

$$Q.E.D.$$

1voto

Narasimham Puntos 7596

Por simplificación N sale con un signo negativo: N = - φ′′/ψ′.

Desde K = (LN−M^2)/(EG−F^2) = LN/EG = φ′′/φ φ ^ 2 = φ′′/φ,

vamos K φ - φ′′ = 0??

El signo es importante elegir entre casos elípticas/hiperbólico usando sobre definición de Gauss estándar para K.

Narasimham

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