diff --git a/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/main.pdf b/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/main.pdf index bf613e7..cdba0d1 100644 Binary files a/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/main.pdf and b/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/main.pdf differ diff --git a/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/preamble.tex b/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/preamble.tex index 622a37c..b332c3e 100644 --- a/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/preamble.tex +++ b/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/preamble.tex @@ -29,6 +29,7 @@ %\usepackage{tikz-3dplot} %\usetikzlibrary{arrows.meta} +%\usetikzlibrary{intersections} \renewcommand{\vec}[1]{{\underaccent{\bar}{{#1}}}} diff --git a/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/sections/3-curve_su_superfici.tex b/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/sections/3-curve_su_superfici.tex index 89ec853..85cb0ab 100644 --- a/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/sections/3-curve_su_superfici.tex +++ b/Corsi/Geometria e topologia differenziale/Scheda riassuntiva/sections/3-curve_su_superfici.tex @@ -148,8 +148,8 @@ 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 $x_{uv}$ - a $x_{vu}$. Analogamente si ottiene la formula per gli altri due casi. + 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} \begin{proposition}[L'operatore forma è autoaggiunto] \label{prop:forma_autoaggiunta} @@ -257,4 +257,75 @@ In particolare vale: \[ \boxed{\det(S_P) = \frac{\det(\II_P)}{\det(\I_P)} = \frac{\ell n - m}{EF-G^2}.} \] \end{proposition} + + \subsection{Interpretazione geometrica della II forma fondamentale e curvatura normale} + + \begin{proposition} + Sia $\pi$ un piano in $\RR^3$ passante + per un punto $p$ di una superficie $\Sigma$. Se $\pi \neq P + T_P \Sigma$, + allora $\pi \cap \Sigma$ è localmente parametrizzato come una curva regolare + intorno a $P$. + \end{proposition} + + \begin{proof} + Sia $\vec{x} : U \to \Sigma$ è una parametrizzazione regolare di $P$ e sia $\pi$ + il piano associato all'equazione $(a, b) \cdot \vec{x} = d$. Assumiamo che + $P = \vec{x}(u_0, v_0)$. \smallskip + + Consideriamo la funzione liscia $f$ a valori reali tale per cui: + \[ f(u, v) = (a, b) \cdot \vec{x}(u, v). \] + Osserviamo innanzitutto che $f\inv(d) = \pi \cap \vec{x}(U)$. Mostriamo + che $f\inv(d)$ è una curva regolare intorno a $P$ mostrando che $d$ è + un valore regolare per $f$ in $(u_0, v_0)$: + \[ + \nabla f(u_0, v_0) = (a, b) \cdot (\vec{x_u}(P), \vec{x_v}(P)). + \] + Dal momento che $\pi$ è diverso da $P + T_P \Sigma$, la normale $(a, b)$ del piano + $\pi$ non può essere ortogonale a $(\vec{x_u}(P), \vec{x_v}(P))$, e quindi + $\nabla f(u_0, v_0) \neq 0$, da cui la tesi. + \end{proof} + + \begin{remark} + Se $\pi$ è un piano con $\pi \neq P + T_P \Sigma$, allora la curva che parametrizza + localmente in $P$ l'intersezione $\pi \cap \Sigma$ ha come versore tangente uno + dei due possibili vettori unitari della giacitura di $\pi \cap (P + T_P \Sigma)$. \smallskip + + In particolare esiste una curva p.l.a.~$\alpha : (-\eps, \eps) \to \Sigma$ che parametrizza + l'intersezione $\pi \cap \Sigma$ localmente in $P$ con $\alpha(0) = P$ e + $\alpha'(0) = w$, dove $w$ è il versore sopracitato. \smallskip + + Per tale curva $\alpha$ vale $\vec{n}(\alpha(s)) \cdot \alpha'(s) = 0$, dove + $\vec{n}$ è una normale (locale). Quindi, derivando: + \[ + \boxed{S_w P \cdot w = \vec{n}(P) \cdot \dot{T_\alpha}(0),} + \] + e quindi la quantità $\vec{n}(P) \cdot \dot{T_\alpha}(0)$ non dipende da $\alpha$. \smallskip + + Scegliendo la normale di $\pi$ in $T_P \Sigma$, $\dot{T_\alpha}(0)$ è parallelo a $\vec{n}(P)$. + Ora possono esservi due casi: + \begin{enumerate} + \item Se $\dot{T_\alpha}(0)$ è parallelo positivamente a $\vec{n}(P)$, allora + \[ S_w P \cdot w = \kappa_\alpha(P). \] + \item Se $\dot{T_\alpha}(0)$ è parallelo negativamente a $\vec{n}(P)$, allora: + \[ S_w P \cdot w = -\kappa_\alpha(P). \] + \end{enumerate} + + Queste osservazioni ci permettono di dare un'ottima interpretazione + geometrica al prodotto $S_w P \cdot w$, come segue: + \end{remark} + + \begin{definition}[Curvatura normale] + Sia $P$ un punto su una superficie $\Sigma$. Dato un vettore unitario + $w \in T_P \Sigma$, si definisce la \textbf{curvatura normale $\kappa_n(P, w)$ in $P$ + di direzione $w$} + come: + \[ + \boxed{\kappa_n(P, w) \defeq S_w P \cdot w,} + \] + che è quindi, a meno di segno, per l'osservazione precedente, la curvatura di una curva + $\alpha$ passante per $P$ e ottenuta come intersezione del piano + tangente affine $P + T_P \Sigma$ e di un piano $\pi$ ad esso ortogonale, + in modo tale che la giacitura di $\pi \cap P + T_P \Sigma$ sia + generata da $w$. + \end{definition} \end{multicols*}