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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 → = v cos u e → 1 + v sin u e → 2 + A ⋅ v 2 e → 3
v ∈ [ 0 , 2 π ] , u ∈ [ − π , π ] , A ∈ ℝ
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(Gaußsche) Tangentenvektoren
Siehe Gaußsches Dreibein
g → 1 = x → u = − v sin u ⋅ e → 1 + v cos u ⋅ e → 2
g → 2 = x → v = cos u ⋅ e → 1 + sin u ⋅ e → 2 + 2 A v ⋅ e → 3
g → 3 = x → u ( u ) × x → v ( v ) | | x → u ( u ) × x → v ( v ) | | = 2 A v cos u 4 A 2 v 2 + 1 ⋅ e → 1 + 2 A v sin u 4 A 2 v 2 + 1 ⋅ e → 2 − 1 4 A 2 v 2 + 1 ⋅ e → 3
erste Fundamentalgrößen
Siehe hier :
g 1 1 = x → u ⋅ x → u = x → u = v 2 sin 2 u + v 2 cos 2 u = v 2
g 1 2 = G 2 1 = x → u ⋅ x → v = − v sin u cos u + v cos u sin u = 0
g 2 2 = x → v ⋅ x → v = cos 2 u + sin 2 u + 4 A 2 v 2
erster Fundamentaltensor
𝐆 = ( g 1 1 g 1 2 g 2 1 g 2 2 ) = ( v 2 0 0 1 + 4 A 2 v 2 )
Inverser erster Fundamentaltensor
𝐆 − 1 = ( g 1 1 g 1 2 g 2 1 g 2 2 ) = 1 v 2 + 4 A 2 v 4 ( 1 + 4 A 2 v 2 0 0 v 2 )
g12 ist Null, die Parameterlinien stehen also senkrecht aufeinander.
zweifache Ableitungen
x → u u = − v cos u ⋅ e → 1 − v sin u ⋅ e → 2
x → u v = − sin u ⋅ e → 1 + cos u ⋅ e → 2
x → v v = x → v u = 2 A ⋅ e → 3
zweite Fundamentalgrößen
Hier nachschauen!
b 1 1 = x → u u ⋅ n → = − 2 A v 2 4 A 2 v 2 + 1
b 1 2 = b 2 1 = x → u v ⋅ n → = 0
b 2 1 = x → v v ⋅ n → = − 2 A 4 A 2 v 2 + 1
zweiter Fundamentaltensor
𝐁 = ( b 1 1 b 1 2 b 2 1 b 2 2 ) = ( L M M N ) = ( − 2 A v 2 4 A 2 v 2 + 1 0 0 − 2 A 4 A 2 v 2 + 1 )
Christoffelsymbole
Siehe hier . Mit u1 = u, u2 = v.
α = 1 ,
β = 1 ,
γ = 1
Γ 1 1 1 : = 1 2 g 1 1 ( ∂ g 1 1 ∂ u 1 + ∂ g 1 1 ∂ u 1 − ∂ g 1 1 ∂ u 1 ) + 1 2 g 1 2 ( ∂ g 1 2 ∂ u 1 + ∂ g 2 1 ∂ u 1 − ∂ g 1 1 ∂ u 2 ) = 1 2 1 v 4 + 4 A 2 v 6 ⋅ ( 0 + 0 + 0 ) + 1 2 ⋅ 0 = 0
α = 2 ,
β = 1 ,
γ = 1
Γ 1 2 1 : = 1 2 g 1 1 ( ∂ g 1 1 ∂ u 2 + ∂ g 1 2 ∂ u 1 − ∂ g 2 1 ∂ u 1 ) + 1 2 g 1 2 ( ∂ g 1 2 ∂ u 2 + ∂ g 2 2 ∂ u 1 − ∂ g 2 1 ∂ u 2 ) = 1 2 v 2 ⋅ 2 v = 1 v
α = 1 ,
β = 2 ,
γ = 1
Γ 1 1 2 : = 1 2 g 2 1 ( ∂ g 1 1 ∂ u 1 + ∂ g 1 1 ∂ u 1 − ∂ g 1 1 ∂ u 1 ) + 1 2 g 2 2 ( ∂ g 1 2 ∂ u 1 + ∂ g 2 1 ∂ u 1 − ∂ g 1 1 ∂ u 2 ) = 0 + 1 2 ( 1 + 4 A 2 v 2 ) ⋅ ( − 2 v ) = − v 1 + 4 A 2 v 2
α = 1 ,
β = 1 ,
γ = 2
Γ 2 1 1 = Γ 1 2 1
α = 2 ,
β = 1 ,
γ = 2 ,
Γ 1 2 2 : = 1 2 g 1 1 ( ∂ g 2 1 ∂ u 2 + ∂ g 1 2 ∂ u 2 − ∂ g 2 2 ∂ u 1 ) + 1 2 g 1 2 ( ∂ g 2 2 ∂ u 2 + ∂ g 2 2 ∂ u 2 − ∂ g 2 2 ∂ u 2 ) = 0
α = 1 ,
β = 2 ,
γ = 2
Γ 2 1 2 = Γ 1 2 2
α = 2 ,
β = 2 ,
γ = 2
Γ 2 2 2 : = 1 2 g 2 1 ( ∂ g 2 1 ∂ u 2 + ∂ g 1 2 ∂ u 2 − ∂ g 2 2 ∂ u 1 ) + 1 2 g 2 2 ( ∂ g 2 2 ∂ u 2 + ∂ g 2 2 ∂ u 2 − ∂ g 2 2 ∂ u 2 ) = 1 2 ( 1 + 4 A 2 v 2 ) ⋅ 8 A 2 v = 4 A 2 1 + 4 A 2 v 2
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