【微分几何】圆环面上的迪潘指标线可视化

 时间:2024-10-21 11:35:59

本文,绘制圆环面上不同的点的迪潘指标线。下图中的蓝色曲线,就代表了圆环面上不同点的迪潘指标线(位于切平面上)。

【微分几何】圆环面上的迪潘指标线可视化

工具/原料

电脑

Mathematica

算法介绍

1、圆环面的参数方旯皱镢涛程是:r={(2+Cos[u])Cos[v],(2+Cos[u])Sin[v],Sin[u]};为了便于计算迪潘指标线,先做一些准备工作。

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2、再计算曲面的第二基本量:l=ruu.nn//FullSimplifym=ruv.艘绒庳焰nn//FullSimplifyn=rvv.nn//FullSimplify

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3、这样,就可以写出迪潘依宏氽墓指标线的标准方程式。如果以圆环面上的某个点A为原点、过点A的u曲线和v曲线的切线为x轴和y轴芟坳葩津,那么迪潘指标线就在这个点的切平面上,其方程式是:|l*x^2+2*m*x*y+n*y^2|=1这容易求出其极坐标方程和参数方程:Solve[l*x^2+2*m*x*y+n*y^2==1/.{x->rrCos[t],y->rrSin[t]},rr]//FullSimplify

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4、再经过旋转和平移操作,就可以得到原坐标系下,迪潘指标线的参数方程。

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可视化

1、若A点在圆环面上的曲纹坐标是{0,0},那么其直角坐标是{3,0,0},此时的迪潘指标线如下图的蓝色椭圆。

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2、下面更换A的曲纹坐标,u的值改变,v的值保持为0。A={Pi/2,0}此时的迪潘指标线是两条平行线。

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3、A={Pi,0}此时迪潘指标线是双曲线。

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4、随着u的变化,考察迪潘指标线的变化。

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