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@ -148,8 +148,8 @@
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S_P(\vec{x_u}) \cdot \vec{x_v}(P) = \vec{n}(P) \cdot \vec{x_{uv}}(P),
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\end{cases}
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\]
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dove nell'ultima espressione si è applicato il teorema di Schwarz per sostituire $x_{uv}$
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a $x_{vu}$. Analogamente si ottiene la formula per gli altri due casi.
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dove nell'ultima espressione si è applicato il teorema di Schwarz per sostituire $\vec{x_{uv}}$
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a $\vec{x_{vu}}$. Analogamente si ottiene la formula per gli altri due casi.
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\end{proof}
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\begin{proposition}[L'operatore forma è autoaggiunto] \label{prop:forma_autoaggiunta}
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@ -257,4 +257,75 @@
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In particolare vale:
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\[ \boxed{\det(S_P) = \frac{\det(\II_P)}{\det(\I_P)} = \frac{\ell n - m}{EF-G^2}.} \]
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\end{proposition}
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\subsection{Interpretazione geometrica della II forma fondamentale e curvatura normale}
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\begin{proposition}
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Sia $\pi$ un piano in $\RR^3$ passante
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per un punto $p$ di una superficie $\Sigma$. Se $\pi \neq P + T_P \Sigma$,
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allora $\pi \cap \Sigma$ è localmente parametrizzato come una curva regolare
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intorno a $P$.
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\end{proposition}
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\begin{proof}
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Sia $\vec{x} : U \to \Sigma$ è una parametrizzazione regolare di $P$ e sia $\pi$
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il piano associato all'equazione $(a, b) \cdot \vec{x} = d$. Assumiamo che
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$P = \vec{x}(u_0, v_0)$. \smallskip
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Consideriamo la funzione liscia $f$ a valori reali tale per cui:
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\[ f(u, v) = (a, b) \cdot \vec{x}(u, v). \]
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Osserviamo innanzitutto che $f\inv(d) = \pi \cap \vec{x}(U)$. Mostriamo
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che $f\inv(d)$ è una curva regolare intorno a $P$ mostrando che $d$ è
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un valore regolare per $f$ in $(u_0, v_0)$:
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\[
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\nabla f(u_0, v_0) = (a, b) \cdot (\vec{x_u}(P), \vec{x_v}(P)).
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\]
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Dal momento che $\pi$ è diverso da $P + T_P \Sigma$, la normale $(a, b)$ del piano
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$\pi$ non può essere ortogonale a $(\vec{x_u}(P), \vec{x_v}(P))$, e quindi
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$\nabla f(u_0, v_0) \neq 0$, da cui la tesi.
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\end{proof}
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\begin{remark}
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Se $\pi$ è un piano con $\pi \neq P + T_P \Sigma$, allora la curva che parametrizza
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localmente in $P$ l'intersezione $\pi \cap \Sigma$ ha come versore tangente uno
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dei due possibili vettori unitari della giacitura di $\pi \cap (P + T_P \Sigma)$. \smallskip
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In particolare esiste una curva p.l.a.~$\alpha : (-\eps, \eps) \to \Sigma$ che parametrizza
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l'intersezione $\pi \cap \Sigma$ localmente in $P$ con $\alpha(0) = P$ e
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$\alpha'(0) = w$, dove $w$ è il versore sopracitato. \smallskip
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Per tale curva $\alpha$ vale $\vec{n}(\alpha(s)) \cdot \alpha'(s) = 0$, dove
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$\vec{n}$ è una normale (locale). Quindi, derivando:
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\[
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\boxed{S_w P \cdot w = \vec{n}(P) \cdot \dot{T_\alpha}(0),}
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\]
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e quindi la quantità $\vec{n}(P) \cdot \dot{T_\alpha}(0)$ non dipende da $\alpha$. \smallskip
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Scegliendo la normale di $\pi$ in $T_P \Sigma$, $\dot{T_\alpha}(0)$ è parallelo a $\vec{n}(P)$.
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Ora possono esservi due casi:
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\begin{enumerate}
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\item Se $\dot{T_\alpha}(0)$ è parallelo positivamente a $\vec{n}(P)$, allora
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\[ S_w P \cdot w = \kappa_\alpha(P). \]
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\item Se $\dot{T_\alpha}(0)$ è parallelo negativamente a $\vec{n}(P)$, allora:
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\[ S_w P \cdot w = -\kappa_\alpha(P). \]
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\end{enumerate}
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Queste osservazioni ci permettono di dare un'ottima interpretazione
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geometrica al prodotto $S_w P \cdot w$, come segue:
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\end{remark}
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\begin{definition}[Curvatura normale]
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Sia $P$ un punto su una superficie $\Sigma$. Dato un vettore unitario
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$w \in T_P \Sigma$, si definisce la \textbf{curvatura normale $\kappa_n(P, w)$ in $P$
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di direzione $w$}
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come:
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\[
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\boxed{\kappa_n(P, w) \defeq S_w P \cdot w,}
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\]
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che è quindi, a meno di segno, per l'osservazione precedente, la curvatura di una curva
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$\alpha$ passante per $P$ e ottenuta come intersezione del piano
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tangente affine $P + T_P \Sigma$ e di un piano $\pi$ ad esso ortogonale,
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in modo tale che la giacitura di $\pi \cap P + T_P \Sigma$ sia
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generata da $w$.
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\end{definition}
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\end{multicols*}
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