特殊相対性理論・電磁気学・数学

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平面上の曲線の捩れ率が0であることの証明

2024-05-01 08:48:48 | 解析

平面上の曲線の捩れ率は0であるのは自明とも思えるがあえて証明してみる。

平面の式は 平面上の位置ベクトルをrpを定ベクトルとして
 rp=定数・・・・・・①
となる。

この平面上の曲線を、弧長パラメータsを使って r(s) として、①を微分すれば、tを接線単位ベク
トルとして
 tp=0・・・・②
もう一度微分して、nを主法線単位ベクトル、κ(≠0 とする)を曲率として
 κnp=0 → np=0・・・・③
となる。

ここで、従法線単位ベクトルを b (=t×n) とすると、公式と②③から
 p×b=p×(t×n)=(pn)t-(pt)n=0
となる。

つまり、pbは平行。つまり、bの方向はpと同じで一定。さらにbは単位ベクトルだから、b
定ベクトルとなる。すると捩れ率τは
 τ=-db/ds・n=0
となる。

以上



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