|
|
|
|
@ -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*}
|
|
|
|
|
|