设曲面M的第3基本形式为Ⅲ=edu2+2fdudv+gdv2. 证明: (1)设曲面M:x(u,v)上无抛物点,并设M的一个
设曲面M:x(u,v)上无抛物点,并设M的一个平行曲面为M:x(u,v)=x(u,v)+λn(u,v),n(u,v)为x(u,v)处的单位法向l量,其中λ为充分小的常数,使1一λH+λ2KG≠0.证明:可选M的法向量n,使M的Gauss(总)曲率KG与平均曲率H分别为
设曲面M:x(u,v)上无抛物点,并设M的一个平行曲面为M:x(u,v)=x(u,v)+λn(u,v),n(u,v)为x(u,v)处的单位法向l量,其中λ为充分小的常数,使1一λH+λ2KG≠0.证明:可选M的法向量n,使M的Gauss(总)曲率KG与平均曲率H分别为
第1题
设曲面M的第3基本形式为Ⅲ=edu2+2fdudv+gdv2. 证明: (1)
(2)(LN一M2)2=(EG—F2)(eg一f2).
第4题
设曲面
上无抛物点(即KG≠0处处成立),则该曲面上的点与单位球面S2在Gauss映射G:M→S2下的像G(M)是局部一对一的(是否是整体一对一的?参阅定理3.3.4).
第6题
设常Gauss曲率曲面M:x(u,v)的第1基本形式为
.曲面
证明:
与M有相同的Gauss曲率,但对应点的切平面互相正交.
第7题
设R3中C2曲面M在等温参数{u,v}下,第1基本形式:I=ds2=E(du2+dv2)=λ2(du2+dv2),E=G=λ2 (λ>0). (1)Laplace算子表达式为
其中f为M上的C2函数; (2)Gauss曲率为
第8题
设曲面M的第1基本形式取等温形式:I=ρ2(du2+dv2).证明:
其中
从而,当
一时,KG=4c(常数).
第9题
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:
第10题
考察参数区域为上半平面D={(x,y)|y>0},而其第1基本形式为
并称这个度量为Poincae度量.证明:它的测地线为正交于x轴的上半平面的半圆或半直线(即平行y轴的半直线).
第11题
在定理2.3.3(3)中,当det A=一1,n为奇数时,用不同于定理2.3.3(3)中的方法,而采用例2.3.2中的方法证明:
.并说明当n为偶数时,上述方法失效.