Diffgeo: Beispiele: Drehparaboloid

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Die Fläche

Ein Drehparaboloid entsteht durch Rotation einer in einer Ebene liegenden Parabel um eine Achse.

Zum Beispiel wenn die in der x-z liegende Parabel z=x2 (Definitionsbereich begrenzt) um die z-Achse rotiert. Durch die Rotation ist der Rand der Fläche ein Kreis.

Parametrisierung

x=vcosue1+vsinue2+Av2e3
v[0,2π],u[π,π],A

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(Gaußsche) Tangentenvektoren

Siehe Gaußsches Dreibein

g1=xu=vsinue1+vcosue2
g2=xv=cosue1+sinue2+2Ave3
g3=xu(u)×xv(v)||xu(u)×xv(v)||=2Avcosu4A2v2+1e1+2Avsinu4A2v2+1e214A2v2+1e3

erste Fundamentalform

erste Fundamentalgrößen

Siehe hier:

g11=xuxu=xu=v2sin2u+v2cos2u=v2
g12=G21=xuxv=vsinucosu+vcosusinu=0
g22=xvxv=cos2u+sin2u+4A2v2

erster Fundamentaltensor

𝐆=(g11g12g21g22)=(v2001+4A2v2)

Inverser erster Fundamentaltensor

𝐆1=(g11g12g21g22)=1v2+4A2v4(1+4A2v200v2)


g12 ist Null, die Parameterlinien stehen also senkrecht aufeinander.

zweite Fundamentalform

zweifache Ableitungen

xuu=vcosue1vsinue2
xuv=sinue1+cosue2
xvv=xvu=2Ae3

zweite Fundamentalgrößen

Hier nachschauen!

b11=xuun=2Av24A2v2+1
b12=b21=xuvn=0
b21=xvvn=2A4A2v2+1


zweiter Fundamentaltensor

𝐁=(b11b12b21b22)=(LMMN)=(2Av24A2v2+1002A4A2v2+1)

Christoffelsymbole

Siehe hier. Mit u1 = u, u2 = v. α=1, β=1, γ=1

Γ111:=12g11(g11u1+g11u1g11u1)+12g12(g12u1+g21u1g11u2)=121v4+4A2v6(0+0+0)+120=0

α=2, β=1, γ=1

Γ121:=12g11(g11u2+g12u1g21u1)+12g12(g12u2+g22u1g21u2)=12v22v=1v

α=1, β=2, γ=1

Γ112:=12g21(g11u1+g11u1g11u1)+12g22(g12u1+g21u1g11u2)=0+12(1+4A2v2)(2v)=v1+4A2v2

α=1, β=1, γ=2

Γ211=Γ121

α=2, β=1, γ=2,

Γ122:=12g11(g21u2+g12u2g22u1)+12g12(g22u2+g22u2g22u2)=0

α=1, β=2, γ=2

Γ212=Γ122

α=2, β=2, γ=2

Γ222:=12g21(g21u2+g12u2g22u1)+12g22(g22u2+g22u2g22u2)=12(1+4A2v2)8A2v=4A21+4A2v2

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