gtd(scheda): aggiorna notazioni

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GPG Key ID: 325529030D7BCDAC

@ -4,7 +4,7 @@
\setlength{\parindent}{2pt}
\begin{multicols*}{2}
Impiegheremo caratteri latini ($x$, $y$, $z$) per indicare quantità reali;
Cercheremo di impiegare caratteri latini ($x$, $y$, $z$) per indicare quantità reali;
caratteri latini sottolineati ($\vec{x}$, $\vec{y}$, $\vec{z}$) per indicare
vettori o campi vettoriali; caratteri greci minuscoli ($\alpha$, $\beta$, $\gamma$) per indicare
curve; e caratteri greci maiuscoli ($\Sigma$) per indicare superfici.
@ -33,13 +33,59 @@
\item diffeomorfismo di classe $C^k$ -- funzione di classe $C^k$ con inversa di classe $C^k$.
\end{itemize}
\section*{Geometria}
\addcontentsline{toc}{section}{Geometria}
\section*{Geometria differenziale}
\addcontentsline{toc}{section}{Geometria differenziale}
\begin{itemize}
\item $B_R(P, \RR^n)$, $B_R(P)$ -- la palla $n$-dimensionale di raggio $R$ e centro $P$. Ometteremo $\RR^n$ quando la dimensione si deduce dal contesto.
\item $S_a^i(P)$ -- l'ipersfera $i$-dimensionale di raggio $a$ e centro $P$, ovverosia $\{\vec{x} \in \RR^{i+1} \mid \norm{\vec{x} - p} = p\}$.
\item $S_a^i(P)$ -- l'ipersfera $i$-dimensionale di raggio $a$ e centro $P$, ovverosia $\{\vec{x} \in \RR^{i+1} \mid \norm{\vec{x} - P} = a\}$.
\item $\TT_{a, b}$ -- toro di raggio maggiore $a$ e raggio minore $b$.
\item $\ell(\alpha)$ -- lunghezza di una curva $\alpha$.
\item p.l.a.~-- parametrizzata a lunghezza d'arco, ovverosia con velocità unitaria.
\item $\kappa_\alpha$ -- curvatura di una curva $\alpha$ in un punto.
\item $\tau_\alpha$ -- torsione di una curva $\alpha$ in un punto.
\item $T_\alpha$ -- versore tangente di una curva regolare in un punto.
\item $N_\alpha$ -- versore normale di una curva di Frenet in un punto.
\item $B_\alpha$ -- versore binormale di una curva di Frenet in un punto.
\item $\Pi_\alpha$ -- piano osculatore di $\alpha$ in un punto.
\item $R_\alpha$ -- raggio di curvatura di $\alpha$ in un punto.
\item $T_P \Sigma$ -- piano tangente di $P$ rispetto a $\Sigma$.
\item $\vec{n}$, $n_{\vec{x}}$ -- (versore) normale (eventualmente locale) di una superficie o di una parametrizzazione regolare.
\item $D_\xi f(P)$ -- derivata direzionale con direzione $\xi$ della funzione $f$ nel punto $P$ di una superficie.
\item $S_P$ -- operatore forma nel punto $P$ di una superficie.
\item $\I_P$ -- I forma fondamentale nel punto $P$ di una superficie.
\item $\II_P$ -- II forma fondamentale nel punto $P$ di una superficie.
\item $E$, $F$, $G$ -- elementi della rappresentazione matriciale della I forma fondamentale: $\I_P = \begin{pmatrix}
E & F \\ F & G
\end{pmatrix}$.
\item $\ell$, $m$, $n$ -- elementi della rappresentazione matriciale della II forma fondamentale: $\II_P = \begin{pmatrix}
\ell & m \\ m & n
\end{pmatrix}$.
\item $a$, $b$, $c$, $d$ -- elementi della rappresentazione matriciale dell'operatore forma: $S_P = \begin{pmatrix}
a & c \\ b & d
\end{pmatrix}$.
\item $\kappa_n$ -- curvatura normale di una superficie in un punto $P$ secondo un dato vettore unitario.
\item $\kappa_{\alpha, n}$ -- curvatura normale di $\alpha$ rispetto a una superficie.
\item $\kappa_1$, $\kappa_2$ -- curvature principali di una superficie in un punto.
\item $\kappa$ -- curvatura gaussiana di una superficie in un punto.
\item $H$ -- curvatura media di una superficie in un punto.
\item $\Gamma_{ij}^k$ -- simbolo di Christoffel, ovverosia coefficiente di $\vec{x_k}$ in $\vec{x_{ij}}$.
\item $\nabla_v X(P)$ -- derivata covariante di un campo vettoriale $X$ tangente alla superficie $\Sigma$ in direzione $v$ nel punto $P$.
\item $(\cdot)^\top$ -- proiezione di $\cdot$ sul piano tangente $T_P \Sigma$.
\item $\gamma_v$ -- geodetica locale di direzione $v$.
\item $U_P$ -- intorno di definizione della mappa esponenziale in un punto $P$.
\item $\exp_P$ -- mappa esponenziale in un punto $P$.
\item $v_k$ -- data una base ortonormale $\vec{e_1}$, $\vec{e_2}$, la mappa $t \mapsto k(\cos(t) \vec{e_1} + \sin(t) \vec{e_2})$.
\item $N_P$ -- intorno normale di un punto $P$.
\item $\varphi(\gamma(t))$ -- angolo tra la curva $\gamma$ e il parallelo di $\gamma(t)$ al tempo $t$.
\item $r(\gamma(t))$ -- distanza di $\gamma(t)$ dall'asse di rotazione.
\item $k_{\alpha, g}$ -- curvatura geodetica di una curva $\alpha$ rispetto a una superficie $\Sigma$.
\item $A(R)$ -- area di una regione $R$ di una superficie $\Sigma$.
\item $\int_R \varphi \dA$ -- integrazione rispetto all'area in una regione $R$, equivalente a $\iint_{\vec{x}\inv(R)} (\varphi \circ \vec{x}) \, \norm{\vec{x_u} \times \vec{x_v}} \du \dv$.
\item $\eps_i$ -- angolo esterno $i$-esimo di una regione o superficie con bordo.
\item $\iota_i$ -- angolo interno $i$-esimo di una regione o superficie con bordo.
\item $\partial \Sigma$ -- bordo di una superficie con bordo, come unione delle tracce delle regioni con cui è definita per differenza.
\item $\chi(\Sigma)$ -- caratteristica di Eulero di una superficie con bordo.
\end{itemize}
\end{multicols*}

@ -15,7 +15,7 @@
\begin{definition}[Curva parametrizzata]
Una \textbf{curva parametrizzata} (o semplicemente \textit{curva})
è una mappa $\alpha : I \subseteq \RR \to \RR^3$
di classe $C^\infty$, dove $I$ è un intervallo
di classe $C^\infty$, dove $I$ è un intervallo.
\end{definition}
\begin{definition}[Traccia di una curva]

@ -41,7 +41,7 @@
righe del minore rispetto a $J \vec{x}(u_0, v_0)$. \smallskip
Allora $J (\pi \circ \vec{x})(u_0, v_0)$ è invertibile,
e per il teorema di invertibilità locale, $\pi \circ \vec{x}$ è localmente invertibile. Dacché
e per il Teorema di invertibilità locale, $\pi \circ \vec{x}$ è localmente invertibile. Dacché
$\vec{x}\inv$ è localmente uguale a $(\pi \circ \vec{x})\inv \circ \pi\inv$, che è composizione di
funzioni $C^\infty$, si ricava che $\vec{x}$ è un diffeomorfismo $C^\infty$ locale. Dal momento che
$\vec{x}$ è però iniettiva, si ricava che è anche un diffeomorfismo $C^\infty$.
@ -135,7 +135,7 @@
\end{proposition}
\begin{proof}
La tesi discende direttamente come applicazione del teorema della funzione
La tesi discende direttamente come applicazione del Teorema della funzione
implicita. Infatti, se $a$ è un valore regolare, $f\inv(a)$ è localmente
un grafico su ogni suo punto. Allora, per la Proposizione \ref{prop:grafici_sono_superfici},
$f\inv(a)$ è una superficie.
@ -200,7 +200,7 @@
\begin{definition}[Piano tangente]
Sia $\Sigma$ una superficie. Allora, se $P$ è un punto di $\Sigma$, si definisce
il \textbf{piano tangente di $T_P \Sigma$ di $P$ su $\Sigma$} come:
il \textbf{piano tangente $T_P \Sigma$ di $P$ rispetto a $\Sigma$} come:
\[
\boxed{T_P \Sigma \defeq \Span(\vec{x_u}(P), \vec{x_v}(P)),}
\]

@ -148,7 +148,7 @@
S_P(\vec{x_u}) \cdot \vec{x_v}(P) = \vec{n}(P) \cdot \vec{x_{uv}}(P),
\end{cases}
\]
dove nell'ultima espressione si è applicato il teorema di Schwarz per sostituire $\vec{x_{uv}}$
dove nell'ultima espressione si è applicato il Teorema di Schwarz per sostituire $\vec{x_{uv}}$
a $\vec{x_{vu}}$. Analogamente si ottiene la formula per gli altri due casi.
\end{proof}
@ -162,7 +162,7 @@
che:
\[ S_P(\vec{x_u}) \cdot \vec{x_v} = \vec{x_u} \cdot S_P(\vec{x_v}), \]
dacché $\{\vec{x_u}(P), \vec{x_v}(P)\}$ è una base di $T_P \Sigma$. Questo
però è immediato dal Lemma \ref{lem:formula_operatore_forma} e dal teorema
però è immediato dal Lemma \ref{lem:formula_operatore_forma} e dal Teorema
di Schwarz.
\end{proof}
@ -434,19 +434,17 @@
si dice \textbf{piatta} se $K \equiv 0$ su tutta $\Sigma$, e
\textbf{minima} se invece $H \equiv 0$.
\end{definition}
\fbox{%
\parbox{0.95\linewidth}{%
\begin{definition}[Punti ellittici, iperbolici, parabolici e planari]
Sia $P$ un punto su una superficie $\Sigma$. Allora $P$ si dice:
\begin{itemize}
\item \textbf{ellittico}: se $\kappa(P) > 0$ (tutte le curvature normali sono concordi),
\item \textbf{iperbolico}: se $\kappa(P) < 0$ (esistono curvature normali discordi),
\item \textbf{parabolico}: se $\kappa(P) = 0$, ma $S_P \neq 0$ (tutte le curvature normali sono concordi, e ne esiste una nulla),
\item \textbf{planare}: se $S_P = 0$ (tutte le curvature normali sono nulle).
\end{itemize}
\end{definition}
}%
}
\begin{definition}[Punti ellittici, iperbolici, parabolici e planari]
Sia $P$ un punto su una superficie $\Sigma$. Allora $P$ si dice:
\begin{itemize}
\item \textbf{ellittico}: se $\kappa(P) > 0$ (tutte le curvature normali sono concordi),
\item \textbf{iperbolico}: se $\kappa(P) < 0$ (esistono curvature normali discordi),
\item \textbf{parabolico}: se $\kappa(P) = 0$, ma $S_P \neq 0$ (tutte le curvature normali sono concordi, e ne esiste una nulla),
\item \textbf{planare}: se $S_P = 0$ (tutte le curvature normali sono nulle).
\end{itemize}
\end{definition}
\begin{proposition}
Sia $\Sigma \subseteq \RR^3$ una superficie compatta non vuota. Allora
@ -555,7 +553,7 @@
localmente isometrica a $\Sigma$ nei punti associati.
\end{remark}
\subsection{Theorema Egregium, simboli di Christoffel e conseguenze}
\subsection{Theorema egregium, simboli di Christoffel e conseguenze}
\begin{remark}
Osserviamo che, se $\vec{x}$ è una parametrizzazione regolare,
@ -587,7 +585,7 @@
dove $\I$ è la I forma fondamentale in forma matriciale.
\end{remark}
\begin{theorem}[Theorema Egregium di Gauss]
\begin{theorem}[Theorema egregium di Gauss]
Sia $\Sigma$ una superficie di $\RR^3$. Allora la sua
curvatura gaussiana $\kappa$ è localmente esprimibile in funzione
di $E$, $F$, $G$ e le loro derivate.
@ -604,7 +602,7 @@
in termini di $E$, $F$, $G$ e derivate.
\item Il termine $\ell d - m b$, dove $b$ e $d$ sono gli elementi della
seconda riga della II forma fondamentale, si scrive come $E \cdot \kappa$.
\item Sviluppando $\vec{x_{uuv}}$ e $\vec{x_{uvu}}$ e applicando il teorema
\item Sviluppando $\vec{x_{uuv}}$ e $\vec{x_{uvu}}$ e applicando il Teorema
di Schwarz, si ottiene un'espressione di $\ell d - m b$ in termini dei
simboli di Christoffel.
\item Allora $\ell d - m b$ si scrive in termini di $E$, $F$ e $G$ e le loro derivate

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