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曲率空间变化-2页纸图解数学

【摘要】:所以,我们用1/r来代表这条线在该点处的曲率,其中r是密切圆的半径。曲率可以为正,可以为负,正负取决于曲线的方向。曲率在空间内可随着点的变化而变化:张量场可以很好地来表示它。参考阅读//No. 60 流形,第124页No. 65 张量场,第134页No. 74 度量空间,第152页No. 76 维度,第156页No. 79 双曲几何,第162页3.一分钟记忆直观上,我们将曲率理解为一条线在某点处的弯曲程度,在此基础上,我们可以进一步测量任意一个空间的弯曲程度。

某点处的密切圆定义了这条线在该点处的曲率。相关的概念还可以推广到更高维度的对象,比如曲面。

1.多维度看全

对于某条线在一点处的弯曲程度,我们都有比较直观的理解。举例来讲,开车的时候,开到某一点需要转弯,我们大致知道要转多少方向盘。可以再设想,你沿着一条路一直开,突然路到头了,这时如果不转动方向盘,任由车子继续行驶,车子就会翻个儿,并且翻车的轨迹将会是一个圆。

我们称这个圆为该点处的密切圆。如果这个圆很大,那么它的弯曲程度就会很小,即曲率很小;相反,圆很小,就意味着曲率很大。所以,我们用1/r来代表这条线在该点处的曲率,其中r是密切圆的半径。曲率可以为正,可以为负,正负取决于曲线的方向。因为这其中包含了对长度的测量,所以我们需要引入一个距离函数。

我们还可以将其拓展到曲面和更高维度的空间,这里就用到了爱因斯坦相对论——将重力模拟为时空的曲率。

2.关键点梳理

如果我们想要计算二维曲面某一点处的曲率,不妨先站在那一点上环顾四周。找到某种走直线的方向能带来最大曲率,我们就得到了该点处曲率的极大值,我们称它为Kmax。通过类似的方式,我们也可以找到曲率的极小值Kmin。将它们相乘,我们就可以得到该点处的高斯曲率;如果它们的符号相反,得到的高斯曲率为负。

曲率在空间内可随着点的变化而变化:张量场可以很好地来表示它。

参考阅读//(www.chuimin.cn)

No. 60 流形,第124页

No. 65 张量场,第134页

No. 74 度量空间,第152页

No. 76 维度,第156页

No. 79 双曲几何,第162页

3.一分钟记忆

直观上,我们将曲率理解为一条线在某点处的弯曲程度,在此基础上,我们可以进一步测量任意一个空间的弯曲程度。

我们可以将曲率的概念推广至所有维度的流形。