Differential geometry of curves is the branch of geometry that deals with smooth curves in the plane and the Euclidean space by methods of differential and integral calculus.
Many specific curves have been thoroughly investigated using the synthetic approach. Differential geometry takes another path: curves are represented in a parametrized form, and their geometric properties and various quantities associated with them, such as the curvature and the arc length, are expressed via derivatives and integrals using vector calculus. One of the most important tools used to analyze a curve is the Frenet frame, a moving frame that provides a coordinate system at each point of the curve that is "best adapted" to the curve near that point.
The theory of curves is much simpler and narrower in scope than the theory of surfaces and its higher-dimensional generalizations because a regular curve in a Euclidean space has no intrinsic geometry. Any regular curve may be parametrized by the arc length (the natural parametrization). From the point of view of a theoretical point particle on the curve that does not know anything about the ambient space, all curves would appear the same. Different space curves are only distinguished by how they bend and twist. Quantitatively, this is measured by the differential-geometric invariants called the curvature and the torsion of a curve. The fundamental theorem of curves asserts that the knowledge of these invariants completely determines the curve.
Curve
A parametric Cr-curve or a Cr-parametrization is a vector-valued function
that is r-times continuously differentiable (that is, the component functions of γ are continuously differentiable), where , , and I is a non-empty interval of real numbers. The of the parametric curve is . The parametric curve γ and its image γ[I] must be distinguished because a given subset of can be the image of many distinct parametric curves. The parameter t in γ(t) can be thought of as representing time, and γ the trajectory of a moving point in space.
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En mathématiques, les variétés différentielles ou variétés différentiables sont les objets de base de la topologie différentielle et de la géométrie différentielle. Il s'agit de variétés, « espaces courbes » localement modelés sur l'espace euclidien de dimension n, sur lesquelles il est possible de généraliser une bonne part des opérations du calcul différentiel et intégral. Une variété différentielle se définit donc d'abord par la donnée d'une variété topologique, espace topologique localement homéomorphe à l'espace R.
En géométrie différentielle, la torsion d'une courbe tracée dans l'espace mesure la manière dont la courbe se tord pour sortir de son plan osculateur (plan contenant le cercle osculateur). Ainsi, par exemple, une courbe plane a une torsion nulle et une hélice circulaire est de torsion constante. Prises ensemble, la courbure et la torsion d'une courbe de l'espace en définissent la forme comme le fait la courbure pour une courbe plane. La torsion apparait comme coefficient dans les équations différentielles du repère de Frenet.
En géométrie, l'hélice est une courbe dont la tangente en chaque point fait un angle constant avec une direction donnée. Selon le théorème de Lancret, les hélices sont les seules courbes pour lesquelles le rapport entre la courbure et la torsion soit constant. On utilise parfois le mot hélice dans le sens restrictif dhélice circulaire tracée sur un cylindre de révolution. Il existe de nombreux types d'hélices, certaines sont désignés en référence à leur courbe directrice (Γ), d'autres en référence à la surface sur laquelle elles sont tracées.
Learn to optimize on smooth, nonlinear spaces: Join us to build your foundations (starting at "what is a manifold?") and confidently implement your first algorithm (Riemannian gradient descent).
Déplacez-vous dans les principes géométriques de l'architecture gothique, en mettant l'accent sur les techniques de courbure de surface et de stéréotomie.
This paper aims to propose a novel approach to assess the multi-crack behavior of layered fiber-polymer composites. The Compliance and R-curves generated from this novel approach were useful to understand the multiple delamination process, enabling to eval ...
We develop new tools to study landscapes in nonconvex optimization. Given one optimization problem, we pair it with another by smoothly parametrizing the domain. This is either for practical purposes (e.g., to use smooth optimization algorithms with good g ...
Springer Heidelberg2024
We construct divergence-free Sobolev vector fields in C([0,1];W-1,W-r(T-d;Rd)) with r < d and d\geq 2 which simultaneously admit any finite number of distinct positive solutions to the continuity equation. These vector fields are then shown to have at leas ...