弗萊納公式

梗概在向量微積分中,弗萊納公式(Frenet–Serret公式)用來描述歐幾里得空間R中的粒子在連續可微曲線上的運動。更具體的說,弗萊納公式描述了曲線的切向,法向,副法方向之間的關係。
單位切向量T,單位法向量N,單位副法向量B,被稱作弗萊納標架,他們的具體定義如下:
T是單位切向量,方向指向粒子運動的方向。
N是切向量T對弧長參數的微分單位化得到的向量。B是T和N的外積。
弗萊納公式如下
其中d/ds是對弧長的微分,κ為曲線的曲率,τ為曲線的撓率。弗萊納公式描述了空間曲線曲率撓率的變化規律空間曲線的切向量T,法向量N和副法向量

弗萊納公式

記r(t)為歐式空間R中的曲線,表示粒子在時間t時刻的位置向量。弗萊納公式只適用於正則曲線,即速度向量r′(t)和加速度向量r′′(t)不為零的曲線。
記s(t)為t時刻粒子所在位置到曲線上某定點的弧長:由於假設r′≠0,因此可以將t表示為s的函式,因此可將曲線表示為弧長s的函式r(s)=r(t(s))。s通常也被稱為曲線的弧長參數。
對於由弧長參數定義的正則曲線r(s),弗萊納標架(或弗萊納基底)定義如下:
單位切向量T:
主法向量N:副法向量B定義為T和N的外積:
由於
所以N與T垂直。方程(3)說明B垂直於T和N,因此向量T,N,B互相垂直。
弗萊納公式如下:
其中的矩陣是反對稱矩陣
對弧長s求導,可以看成是對切方向的協變導數。

參閱

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們