若两条C4连通曲线可建立对应 使对应点的从法线重合 则这两条曲线或者重合 或者都是平面曲线.请帮忙给
若两条C4连通曲线可建立对应,使对应点的从法线重合,则这两条曲线或者重合,或者都是平面曲线.
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
参考解答
正确答案:证法1 由两曲线的从法线重合可设 其中S为曲线x(s)的弧长而为另一曲线
的参数未必为其弧长.对s求导得
=V1(s)一λ(s)v(s)V2(s)+λ'(s)V3(s).因为
两边用V3(s)作内积得λ'(s)=0λ(s)=λ0(常数)x'(s)=V1(s)一λ0τ(s)V2(s).于是
.因此
.这是公共的从法向即
故λ0τ2(s)=0.如果
使得τ(s0)≠0则λ0=0.再由于λ(s)=λ0为常数故λ(s)=λ0≡0且
即这两曲线完全重合.如果τ(s)≡0(Vs)根据定理1.2.2x(s)为平面曲线.设曲线所在平面的单位法向为V3(s)=a.由于λ(s)≡λ0(常数Vs)故x'(s)=x(s)+λ(s)V3(s)=x(s)+λ0V3(s)=x(s)+λ0a.显然x(s)是将平面曲线x(s)向V3(s)=a方向平移λ0得到的所以它也是平面曲线.证法2依题意有
.两边关于t求导得
因为
点乘(作内积)V3(t)得到λ'(t)=0 即 λ(t)=λ0(常数).从而由前式有
再对上式求导得
因为
故点乘V3(t)得
如果λ0=0则
即两曲线重合.如果λ0≠0则τ(t)≡0.由完全与证法1相应部分相同的推导得两条曲线
与x(t)都为平面曲线.
证法1由两曲线的从法线重合,可设,其中S为曲线x(s)的弧长,而为另一曲线的参数,未必为其弧长.对s求导,得=V1(s)一λ(s)v(s)V2(s)+λ'(s)V3(s).因为,两边用V3(s)作内积,得λ'(s)=0,λ(s)=λ0(常数),x'(s)=V1(s)一λ0τ(s)V2(s).于是.因此.这是公共的从法向,即,故λ0τ2(s)=0.如果,使得τ(s0)≠0,则λ0=0.再由于λ(s)=λ0为常数,故λ(s)=λ0≡0,且,即这两曲线完全重合.如果τ(s)≡0(Vs),根据定理1.2.2,x(s)为平面曲线.设曲线所在平面的单位法向为V3(s)=a.由于λ(s)≡λ0(常数,Vs),故x'(s)=x(s)+λ(s)V3(s)=x(s)+λ0V3(s)=x(s)+λ0a.显然,x(s)是将平面曲线x(s)向V3(s)=a方向平移λ0得到的,所以它也是平面曲线.证法2依题意有.两边关于t求导,得因为,点乘(作内积)V3(t),得到λ'(t)=0,即λ(t)=λ0(常数).从而由前式有再对上式求导,得因为故点乘V3(t),得如果λ0=0,则,即两曲线重合.如果λ0≠0,则τ(t)≡0.由完全与证法1相应部分相同的推导,得两条曲线与x(t)都为平面曲线.
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