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设曲面M:x(u,v)=(ucosv,usinv,lnu)与设M为R3中2维光滑曲面,{u,v}为点P∈M邻近的局部坐标(参数),{x
设M为R3中2维光滑曲面,{u,v}为点P∈M邻近的局部坐标(参数),{x(u,v),xu(u,v),xv(u,v),n(u,v)}称为自然标架场.{x(u,v),e1(u,v),e 2(u,v),e3(u,v))为规范正交标架场,dx,dei(i=1,2,3)都可用e1,e2,e3的线性组合表示.此公式称为曲面M的基本公式(或运动方程):在近代微分几何中,R3中的光滑曲面M:x=x(u,v),它的自然切标架场为{xu,xv),并称{du,dv}为它的对偶余切标架场,即du(xu)=1, du(xv)=0,dv(xu)=0, dv(xv)=1.而{e1,e2,e2}为R3中的规范正交活动标架,它限制到曲面M上,{e1,e2}为M上的规范正交切标架场,e3为M的法标架场,{ω1,ω2,ω3}为{e1,e2,e3}的对偶标架场,即ωi(ej)=δij (i,j=1,2,3).曲面M的第1和第2基本形式分别为
定理1如果{u,v}为曲面M的正交坐标系,则有下面的计算公式:
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
参考解答
正确答案:因为所以
又因为
所以
同理因为
所以
定理2 R3中曲面的基本方程(结构方程):设曲面M的基本公式中的度量形式ωi及联络形式ωij满足:(1)第1结构方程:
(2)第2结构方程:
证明 (1)设{uv为正交坐标.因为
所以
(←)由注2.9.3得.(→)由例2.11.2得.类似上面的证明或者根据对称性有
(←)由注2.9.3得.(→)由例2.11.2得.
因为所以又因为所以同理,因为所以定理2R3中曲面的基本方程(结构方程):设曲面M的基本公式中的度量形式ωi及联络形式ωij满足:(1)第1结构方程:(2)第2结构方程:证明(1)设{u,v为正交坐标.因为,所以(←)由注2.9.3得.(→)由例2.11.2得.类似上面的证明,或者根据对称性,有(←)由注2.9.3得.(→)由例2.11.2得.
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