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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:
弗萊納公式如下:
記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。
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:
由於 檢視圖片 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。
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:
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
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