空间曲线的切线、密切平面、主副法向量

动机


最近做毕业论文的时候涉及到了空间曲线法向量的问题,尴尬地发现以前学的东西都还给老师了,于是在查阅梅向明、黄敬之所编《微分几何》后,做如下笔记。

空间曲线


这里不对曲线的概念做具体的数学描述,本篇笔记中考虑的主要是如下参数曲线:

其中都是关于参数的函数。

空间曲线的切向量


切线:直观上看,切线是通过切点的所有直线中最贴近曲线的直线。

切向量:若在处可微,则如下极限存在:

则向量称为曲线上点的切向量

空间曲线的密切平面


直观上看,曲线的密切平面是最贴近曲线的切平面

在曲线上某点,设其对应参数为,如果向量,则确定了一个平面,这个平面就是曲线在该点的密切平面,其方程是

空间曲线的基本三棱形(Frenet标架)


设曲线上点对应的参数为,则点处的单位切向量定义为

副法向量定义为

主法向量(密切平面的法向)定义为

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