gtd(scheda): aggiunge triedro e equazioni di Frenet

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GPG Key ID: 325529030D7BCDAC

@ -76,6 +76,8 @@
\newcommand{\RR}{\mathbb{R}}
\newcommand{\QQ}{\mathbb{Q}}
\DeclareMathOperator{\Span}{span}
\newcommand{\defeq}{\overset{\mathrm{def}}{=}}
\DeclareMathOperator{\im}{im}

@ -27,7 +27,7 @@
intorno $A$ di $\vec{x_0}$ in $U$ dentro al quale $\restr{f}{A}$ ha un'inversa $g$, anch'essa di classe
$C^k$, per la quale $J g(f(\vec{x})) = J f(\vec{x})\inv$.
\item \textbf{Teorema di esistenza e unicità globale per sistemi lineari} --
\item \textbf{Teorema di esistenza e unicità globale per sistemi lineari di equazioni differenziali} --
Sia $I \subseteq \RR$ un intervallo aperto e siano date due funzioni continue:
\[ A : I \to \RR^{n \times n} \quad \text{e} \quad \vec{b} : I \to \RR^n. \]
Fissato $(t_0, \vec{y_0}) \in I \times \RR^n$, esiste un'unica soluzione $\vec{y} : I \to \RR^n$

@ -7,7 +7,7 @@
Qualora non specificato, assumeremo l'utilizzo di funzioni di classe $C^\infty$. \smallskip
Se $\vec{x} \in \RR^3$ e $f$ è una funzione relativa a una curva $\alpha$, ammettiamo l'abuso di notazione
$f(\vec{x})$, intendendo $f(\alpha\inv(\vec{x}))$ (e.g., $k(P)$ per intendere $k(\alpha\inv(P)))$).
$f(\vec{x})$, intendendo $f(\alpha\inv(\vec{x}))$ (e.g., $\kappa(P)$ per intendere $\kappa(\alpha\inv(P)))$).
\section{Definizioni preliminari}
@ -127,17 +127,17 @@
\begin{definition}[Curvatura]
Sia $\beta$ una curva p.l.a., allora si definisce la
\textbf{curvatura} $k_\beta(s)$ di $\beta$ al tempo $s$ come
\textbf{curvatura} $\kappa_\beta(s)$ di $\beta$ al tempo $s$ come
$\norm{T_\beta'(s)}$. \smallskip
Laddove è chiaro dal contesto quale sia $\beta$, scriviamo solo $k(s)$.
Laddove è chiaro dal contesto quale sia $\beta$, scriviamo solo $\kappa(s)$.
\end{definition}
\subsection{Curve di Frenet, versore normale e binormale}
\begin{definition}[Curva di Frenet]
\begin{definition}[Curva di Frenet p.l.a.]
Una curva p.l.a.~$\beta$ si dice \textbf{curva di Frenet} se
ad ogni tempo $s$, la curvatura è positiva ($k_\beta(s) > 0$).
ad ogni tempo $s$, la curvatura è positiva ($\kappa_\beta(s) > 0$).
\end{definition}
\begin{definition}[Versore normale]
@ -164,5 +164,57 @@
$\{T_\beta, N_\beta, B_\beta\}$ formano una base ortonormale a ogni tempo
$s$. Tale base è detta \textbf{triedro di Frenet}.
\end{remark}
\subsection{Equazioni di Frenet}
\subsection{Torsione ed equazioni di Frenet}
Assumiamo in questa sezione di star lavorando con curve di Frenet p.l.a.
\begin{proposition}[Prima equazione di Frenet]
Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora vale la seguente
equazione:
\begin{equation} \label{eq:frenet_1} \tag{F1}
\dot{T_\beta}(s) = \kappa_\beta(s) \cdot N_\beta(s).
\end{equation}
\end{proposition}
\begin{remark}
Osserviamo che $\dot{N_\beta}$ è ortogonale in ogni tempo
a $N_\beta$, e dunque $\dot{N_\beta}$ sarà contenuto in
$\Span(T_\beta, B_\beta)$. \medskip
Inoltre, derivando $N_\beta(s) \cdot T_\beta(s) = 0$, otteniamo:
\[ \dot{N_\beta}(s) \cdot T_\beta(s) = -N_\beta(s) \cdot \dot{T_\beta}(s) = -\kappa_\beta(s). \]
\end{remark}
\begin{definition}[Torsione]
Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora definiamo la
\textbf{torsione} $\tau_\beta(s)$ come il coefficiente di $\dot{N_\beta}(s)$ in
$B_\beta(s)$, ovverosia:
\[ \tau_\beta(s) = \dot{N_\beta}(s) \cdot B_\beta(s). \]
\end{definition}
\begin{proposition}[Seconda equazione di Frenet]
Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora vale la seguente
equazione:
\begin{equation} \label{eq:frenet_2} \tag{F2}
\dot{N_\beta}(s) = - \kappa_\beta(s) \, T_\beta(s) + \tau_\beta(s) \, B_\beta(s).
\end{equation}
\end{proposition}
\begin{remark}
Dal momento che $B_\beta = T_\beta \times N_\beta$, derivando
$B_\beta$ otteniamo:
\[ \dot{B_\beta} = \dot{T_\beta} \times N_\beta + T_\beta \times \dot{N_\beta}, \]
da cui, applicando le prime due equazioni di Frenet:
%TODO
\end{remark}
\begin{proposition}[Terza equazione di Frenet]
Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora vale la seguente
equazione:
\begin{equation} \label{eq:frenet_3} \tag{F3}
\dot{B_\beta}(s) = -\tau_\beta(s) \, N_\beta(s),
\end{equation}
e quindi $\tau_\beta(s) = -\dot{B_\beta}(s) \cdot N_\beta(s)$.
\end{proposition}
\end{multicols*}

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