对R3中定向光滑的2维闭曲面M 如果进一步 如果定向光滑的2维闭曲面M的Gauss曲率KG>0(即M
对R3中定向光滑的2维闭曲面M,如果进一步,如果定向光滑的2维闭曲面M的Gauss曲率KG>0(即M为卵形
进一步,如果定向光滑的2维闭曲面M的Gauss曲率KG>0(即M为卵形面),则Gauss映射G:M→S2为一个微分同胚,且M为整体严格凸曲面.
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参考解答
正确答案:×
由题意,K>0,故根据R3中2维定向、紧致曲面拓扑分类定理,知M同胚于球面.习题3.3.9表明Gauss映射G→M→S2为满射.由于KG>0,|nu'×xv'|=KG|xu'×xv'|,Gauss映射G在M上每一点是局部微分同胚的,S2上每一点都是Gauss映射G的正则值.根据习题3.3.8定理,以及r=0(因KG>0),有这就证明了Gauss映射G:M→S2为微分同胚.Gauss曲率KG>0的曲面M上的每一点为椭圆点,曲面M是局部严格凸的:M上每一点P有一个开邻域UP在这一点处于切平面πP的同一侧,此切平面πp与此开邻域UP只有一个交点P,它就是切点(或参阅定理3.3.4的证明).下证M是整体严格凸的.设P∈M为任一点,πP为点P处的切平面,nP为P点处的单位法向量.构造习题3.3.9中的函数f(u,v)=x(u,v).nP.(反证)假设在平面πP的两侧都有M上的点;或者M在πP的同一侧,但平面πp上除了P还有M的其他点.由习题3.3.9的证明可知,np至少是M的两点处的定向法向量(P是其中之一),这与Gauss映射G:M→S2为微分同胚(当然为一一映射)相矛盾.因此,曲面M严格在切平面πP的同一侧.从而,M是整体严格凸的.
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