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gtd(scheda): aggiunge triedro e equazioni di Frenet
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@@ -76,6 +76,8 @@
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\newcommand{\RR}{\mathbb{R}}
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\newcommand{\RR}{\mathbb{R}}
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\newcommand{\QQ}{\mathbb{Q}}
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\newcommand{\QQ}{\mathbb{Q}}
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\DeclareMathOperator{\Span}{span}
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\newcommand{\defeq}{\overset{\mathrm{def}}{=}}
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\newcommand{\defeq}{\overset{\mathrm{def}}{=}}
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\DeclareMathOperator{\im}{im}
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\DeclareMathOperator{\im}{im}
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+1
-1
@@ -27,7 +27,7 @@
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intorno $A$ di $\vec{x_0}$ in $U$ dentro al quale $\restr{f}{A}$ ha un'inversa $g$, anch'essa di classe
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intorno $A$ di $\vec{x_0}$ in $U$ dentro al quale $\restr{f}{A}$ ha un'inversa $g$, anch'essa di classe
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$C^k$, per la quale $J g(f(\vec{x})) = J f(\vec{x})\inv$.
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$C^k$, per la quale $J g(f(\vec{x})) = J f(\vec{x})\inv$.
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\item \textbf{Teorema di esistenza e unicità globale per sistemi lineari} --
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\item \textbf{Teorema di esistenza e unicità globale per sistemi lineari di equazioni differenziali} --
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Sia $I \subseteq \RR$ un intervallo aperto e siano date due funzioni continue:
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Sia $I \subseteq \RR$ un intervallo aperto e siano date due funzioni continue:
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\[ A : I \to \RR^{n \times n} \quad \text{e} \quad \vec{b} : I \to \RR^n. \]
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\[ A : I \to \RR^{n \times n} \quad \text{e} \quad \vec{b} : I \to \RR^n. \]
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Fissato $(t_0, \vec{y_0}) \in I \times \RR^n$, esiste un'unica soluzione $\vec{y} : I \to \RR^n$
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Fissato $(t_0, \vec{y_0}) \in I \times \RR^n$, esiste un'unica soluzione $\vec{y} : I \to \RR^n$
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@@ -7,7 +7,7 @@
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Qualora non specificato, assumeremo l'utilizzo di funzioni di classe $C^\infty$. \smallskip
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Qualora non specificato, assumeremo l'utilizzo di funzioni di classe $C^\infty$. \smallskip
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Se $\vec{x} \in \RR^3$ e $f$ è una funzione relativa a una curva $\alpha$, ammettiamo l'abuso di notazione
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Se $\vec{x} \in \RR^3$ e $f$ è una funzione relativa a una curva $\alpha$, ammettiamo l'abuso di notazione
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$f(\vec{x})$, intendendo $f(\alpha\inv(\vec{x}))$ (e.g., $k(P)$ per intendere $k(\alpha\inv(P)))$).
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$f(\vec{x})$, intendendo $f(\alpha\inv(\vec{x}))$ (e.g., $\kappa(P)$ per intendere $\kappa(\alpha\inv(P)))$).
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\section{Definizioni preliminari}
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\section{Definizioni preliminari}
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@@ -127,17 +127,17 @@
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\begin{definition}[Curvatura]
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\begin{definition}[Curvatura]
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Sia $\beta$ una curva p.l.a., allora si definisce la
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Sia $\beta$ una curva p.l.a., allora si definisce la
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\textbf{curvatura} $k_\beta(s)$ di $\beta$ al tempo $s$ come
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\textbf{curvatura} $\kappa_\beta(s)$ di $\beta$ al tempo $s$ come
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$\norm{T_\beta'(s)}$. \smallskip
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$\norm{T_\beta'(s)}$. \smallskip
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Laddove è chiaro dal contesto quale sia $\beta$, scriviamo solo $k(s)$.
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Laddove è chiaro dal contesto quale sia $\beta$, scriviamo solo $\kappa(s)$.
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\end{definition}
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\end{definition}
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\subsection{Curve di Frenet, versore normale e binormale}
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\subsection{Curve di Frenet, versore normale e binormale}
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\begin{definition}[Curva di Frenet]
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\begin{definition}[Curva di Frenet p.l.a.]
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Una curva p.l.a.~$\beta$ si dice \textbf{curva di Frenet} se
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Una curva p.l.a.~$\beta$ si dice \textbf{curva di Frenet} se
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ad ogni tempo $s$, la curvatura è positiva ($k_\beta(s) > 0$).
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ad ogni tempo $s$, la curvatura è positiva ($\kappa_\beta(s) > 0$).
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\end{definition}
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\end{definition}
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\begin{definition}[Versore normale]
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\begin{definition}[Versore normale]
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@@ -164,5 +164,57 @@
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$\{T_\beta, N_\beta, B_\beta\}$ formano una base ortonormale a ogni tempo
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$\{T_\beta, N_\beta, B_\beta\}$ formano una base ortonormale a ogni tempo
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$s$. Tale base è detta \textbf{triedro di Frenet}.
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$s$. Tale base è detta \textbf{triedro di Frenet}.
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\end{remark}
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\end{remark}
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\subsection{Equazioni di Frenet}
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\subsection{Torsione ed equazioni di Frenet}
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Assumiamo in questa sezione di star lavorando con curve di Frenet p.l.a.
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\begin{proposition}[Prima equazione di Frenet]
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Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora vale la seguente
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equazione:
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\begin{equation} \label{eq:frenet_1} \tag{F1}
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\dot{T_\beta}(s) = \kappa_\beta(s) \cdot N_\beta(s).
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\end{equation}
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\end{proposition}
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\begin{remark}
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Osserviamo che $\dot{N_\beta}$ è ortogonale in ogni tempo
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a $N_\beta$, e dunque $\dot{N_\beta}$ sarà contenuto in
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$\Span(T_\beta, B_\beta)$. \medskip
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Inoltre, derivando $N_\beta(s) \cdot T_\beta(s) = 0$, otteniamo:
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\[ \dot{N_\beta}(s) \cdot T_\beta(s) = -N_\beta(s) \cdot \dot{T_\beta}(s) = -\kappa_\beta(s). \]
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\end{remark}
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\begin{definition}[Torsione]
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Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora definiamo la
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\textbf{torsione} $\tau_\beta(s)$ come il coefficiente di $\dot{N_\beta}(s)$ in
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$B_\beta(s)$, ovverosia:
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\[ \tau_\beta(s) = \dot{N_\beta}(s) \cdot B_\beta(s). \]
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\end{definition}
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\begin{proposition}[Seconda equazione di Frenet]
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Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora vale la seguente
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equazione:
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\begin{equation} \label{eq:frenet_2} \tag{F2}
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\dot{N_\beta}(s) = - \kappa_\beta(s) \, T_\beta(s) + \tau_\beta(s) \, B_\beta(s).
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\end{equation}
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\end{proposition}
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\begin{remark}
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Dal momento che $B_\beta = T_\beta \times N_\beta$, derivando
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$B_\beta$ otteniamo:
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\[ \dot{B_\beta} = \dot{T_\beta} \times N_\beta + T_\beta \times \dot{N_\beta}, \]
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da cui, applicando le prime due equazioni di Frenet:
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%TODO
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\end{remark}
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\begin{proposition}[Terza equazione di Frenet]
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Sia $\beta$ una curva di Frenet p.l.a. Allora vale la seguente
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equazione:
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\begin{equation} \label{eq:frenet_3} \tag{F3}
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\dot{B_\beta}(s) = -\tau_\beta(s) \, N_\beta(s),
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\end{equation}
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e quindi $\tau_\beta(s) = -\dot{B_\beta}(s) \cdot N_\beta(s)$.
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\end{proposition}
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\end{multicols*}
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\end{multicols*}
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Reference in New Issue
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