臍點

臍點

若曲面上的一點P,其第一、二基本形式成比例,則稱P點為曲面的(umbilical point)。若第二基本形式為零,則稱為平點,否則稱為圓點。在臍點處總曲率K=H2(H為平均曲率),兩個主曲率相等,任何方向均為主方向。每點均為臍點的曲面(稱為全臍點曲面)必為平面或球面。

基本介紹

  • 中文名:臍點
  • 外文名:umbilical point
  • 所屬學科:數學(微分幾何學)
  • 分類:圓點,平點
  • 相關概念:法曲率,第一、二基本量/形式等
基本介紹,法曲率與臍點,

基本介紹

臍點(umbilical point)是曲面上的一類特殊點,它是第一基本形式與第二基本形式成比例的點,若曲面在某一點處的第一、二類基本量適合
則稱該點為曲面的臍點。曲面在臍點處的每一個切方向都是主方向,沿各方向的法曲率都相等,
的臍點稱為平點
不全為零的臍點稱為圓點,平面上的點都是平點,球面上的點都是圓點。

法曲率與臍點

法曲率是曲面理論的一個核心概念。
為曲面上任意曲線,s為弧長。法曲率為
由於對任何方向,
不能同時為零,故不妨���(1)中設
,這表明法曲率是方向
的函式,一般的說不同方向上
的值也不相同。所謂臍點,就是指曲面上這樣一種特殊的點,它的任何方向的
恆為常數。
於是對於臍點,(1)式中
為常數,且對任何方向都成立,自然對於參數曲線方向亦成立,對
線顯然有
同樣對v線有
時,由上述兩式可直接得到
,再代入(1)式便知
。至於
時,則將兩式代入(1)式有
總之有
反之,若(2)式成立,則當
時,顯然對任何方向均有
。若
不全為零,不妨設
,於是令
,則有
從而
因對曲面上一定點,
為定值,故
為常數。於是有:
定理 曲面上一點為臍點的充要條件是
由上述定理的證明過程可以看到,平點是臍點中的一種。
我們又稱L、M、N不全為零的臍點為圓點。球面上的點皆為圓點,而且可以證明其逆也成立,從而有:一個曲面為球面或球面一部分的充要條件是其上的每一點都是圓點。對於圓點,如上不妨令
再根據(3)式以及
為恆正齊式,即得
從而可知圓點是橢圓點的特殊情形。

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