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782、看圖學習《曲面微分幾何》的基本概念(一)廣相論25 2019-06-23 12:53:59


親愛的朋友,在前一篇博文中,

我們說到,對於曲面上某個切點G

通過旋轉(像旋轉木馬那樣)可以形成無限多面。

切點G、且與切平面垂直的那條線

叫‘曲面在點G’的法線。過法線可作無限多法平面



image.png


【友好提示】

以上敘述有 2個要點

1)不要把曲面想象成是二維的;在這個例子中,

曲面是三維空間中那個鼓鼓地倒扣着的圓鍋曲面。


【倒扣着的圓鍋的曲面】   


image.png


2)敘述時心中不要忘記

         所有的變化都是過 進行的。

補充注釋:曲面有二維、也有三維的。畫在紙上的曲面是二維曲面,而空間的曲面是三維曲面。例如,雨滴或肥皂泡一類的曲面,就屬於三維曲面

好了,現在您可以再次想象

那個圓鍋上的生日蛋糕,

拿一把小刀去切蛋糕—— 

蛋糕的主人,人緣很好,過生日這天,來了許多人,

並且每人都想分一塊蛋糕,通過這種分享

與主人一起歡度快樂時光……。

故事中的蛋糕

可以魔幻般地被切成許多塊兒,

每個小塊都有刨切面

於是大蛋糕就出現了許多刨切面。

‘剖切面’原本是為了繪製剖視圖所使用的假象平面。

   剖視圖是用於表達物件內部結構的形狀的,

   剖視圖是假想的平面或曲面。

每一刨切面都與下方那鼓鼓的三維曲面,

有一條過G點的相交切線

過 G點 能畫出無限多曲面曲線,

因而也能畫出無限多切線

(所做切線均需過G點)。

如果您還想像不出來。

那就再想一個球,然後鳥瞰這個球,

image.png

或者想象自己藉助神力,飛到天花板

從高處往下看這球的上半部,

這時,你還可以看到有水從切點G處,

緊貼球面往下流,從而在球面上

會形成許多水流的曲線

重要的是,水流曲線都各有各的切線,

(這些切線的一端都被切點G 拽着),

通過以上想象,如果還不明白,

那就先放下,等到以後有興趣時再來學習吧。


4-4.jpg

就是說,圖上的C曲線

可以把它想象成由蛋糕流出的水滴匯聚而成的水流,

C曲線就像水流,緩緩沿着‘圓鍋的三維曲面’,

順勢流下,於是我們可以說

曲線C 彎曲度是在G點曲率(如圖所示)。

image.png



(補充說明:切線 C 可以參看下圖)



4-4.jpg

 



 謝謝。

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