close
Blogtrottr
Yahoo!奇摩知識+ - 分類問答 - 科學常識 - 已解決
Yahoo!奇摩知識+ - 分類問答 - 科學常識 - 已解決 
2013 Ski and Snowboard gear is on sale now.

Get ready for Spring with new arrivals and wake gear. Shop today.
From our sponsors
弗來特-夕瑞公式 這公式有何物理意義?? 附~內容參考
Oct 24th 2013, 16:16

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R3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。
  • BTN 的外積。

弗萊納公式如下:

  \begin{matrix} \frac{d\mathbf{T}}{ds} &=& & \kappa \mathbf{N} & \\ &&&&\\ \frac{d\mathbf{N}}{ds} &=& - \kappa \mathbf{T} & &+\, \tau \mathbf{B}\\ &&&&\\ \frac{d\mathbf{B}}{ds} &=& & -\tau \mathbf{N} & \end{matrix} 檢視圖片
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。

弗萊納公式

檢視圖片
平面曲線上的亮點的切向量和法向量,以及標架在運動過程中的旋轉。

r(t) 為歐式空間R3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。

s(t)t時刻粒子所在位置到曲線上某定點的弧長:

s(t)=\int_0^t \|\mathbf{r}'(\tau)\|d\tau.檢視圖片

由於假設r′ ≠ 0,因此可以將 t 表示為 s 的函數,因此可將曲線表示為弧長 s 的函數 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
 \mathbf{T} = {d\mathbf{r} \over ds}. \qquad \qquad (1) 檢視圖片
  • 主法向量 N
 \mathbf{N} = {\frac{d\mathbf{T}}{ds} \over \left\| \frac{d\mathbf{T}}{ds} \right\|}. \qquad \qquad (2) 檢視圖片
  • 副法向量 B 定義為 TN 的外積:
 \mathbf{B} = \mathbf{T} \times \mathbf{N}. \qquad \qquad (3) 檢視圖片
檢視圖片
螺旋線上弗萊納標架的運動。藍色的箭頭表示切向量,紅色的箭頭表示法向量,黑絲的箭頭表示副法向量。

由於 |\mathbf{T}|=1, \frac{d(\mathbf{T}\cdot \mathbf{T})}{ds} =2\mathbf{T}\cdot\mathbf{N} =0,檢視圖片 所以 NT 垂直。 方程 (3) 說明 B 垂直於 TN,因此向量 TNB 互相垂直。

弗萊納公式如下:

  \begin{matrix} \frac{d\mathbf{T}}{ds} &=& & \kappa \mathbf{N} & \\ &&&&\\ \frac{d\mathbf{N}}{ds} &=& - \kappa \mathbf{T} & &+\, \tau \mathbf{B}\\ &&&&\\ \frac{d\mathbf{B}}{ds} &=& & -\tau \mathbf{N} & \end{matrix} 檢視圖片

其中 κ 為曲線的曲率,τ 為曲線的撓率。

弗萊納公式有時也被稱作弗萊納定理,並且可以寫做矩陣的形式:

 \begin{bmatrix} \mathbf{T'} \\ \mathbf{N'} \\ \mathbf{B'} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 & \kappa & 0 \\ -\kappa & 0 & \tau \\ 0 & -\tau & 0 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \mathbf{T} \\ \mathbf{N} \\ \mathbf{B} \end{bmatrix}.檢視圖片

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。

參考資料 Wikipedia

This entry passed through the Full-Text RSS service — if this is your content and you're reading it on someone else's site, please read the FAQ at fivefilters.org/content-only/faq.php#publishers. Five Filters recommends:

You are receiving this email because you subscribed to this feed at blogtrottr.com.

If you no longer wish to receive these emails, you can unsubscribe from this feed, or manage all your subscriptions
arrow
arrow
    全站熱搜
    創作者介紹
    創作者 iwuisj 的頭像
    iwuisj

    線上遊戲排行榜2013/2014,進擊的巨人線上看,candy crush saga外掛,正妹寫真三圍

    iwuisj 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()