Darbuk vektori - Darboux vector

Yilda differentsial geometriya, ayniqsa kosmik egri chiziqlar nazariyasi Darbuk vektori bo'ladi burchak tezligi vektor ning Frenet ramkasi kosmik egri chiziq.^[1] Uning nomi berilgan Gaston Darboux kim uni kashf etgan.^[2] Bundan tashqari, deyiladi burchak momentum vektori, chunki u to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir burchak momentum.

Frenet-Serret apparati nuqtai nazaridan Darbuk vektori ω sifatida ifodalanishi mumkin^[3]

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} = tau mathbf {T} + kappa mathbf {B} qquad qquad (1)}$

va u quyidagilarga ega nosimmetrik xususiyatlari:^[2]

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} times mathbf {T} = mathbf {T '},}$

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} times mathbf {N} = mathbf {N '},}$

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} times mathbf {B} = mathbf {B '},}$

yordamida (1) tenglamadan olinishi mumkin Frenet-Serret teoremasi (yoki aksincha).

Qattiq jism parametrli ravishda tasvirlangan muntazam egri chiziq bo'ylab harakatlansin β(t). Ushbu ob'ekt o'ziga xos xususiyatga ega koordinatalar tizimi. Ob'ekt egri chiziq bo'ylab harakatlanayotganda uning ichki koordinatalar tizimi o'zini egri chiziqning Frenet ramkasiga moslashtirsin. Shunday qilib, ob'ekt harakati ikki vektor bilan tavsiflanadi: tarjima vektori va a aylanish vektori ω, bu areal tezlik vektori: Darboux vektori.

Ushbu aylanish ekanligini unutmang kinematik, jismoniy narsadan ko'ra, chunki odatda qattiq ob'ekt kosmosda erkin harakat qilganda uning aylanishi uning tarjimasidan mustaqil bo'ladi. Istisno, agar ob'ekt aylanishi jismning tarjimasi bilan mos kelish uchun jismoniy cheklangan bo'lsa, xuddi aravachada bo'lgani kabi g'ildiratma hayinchak.

Muntazam egri chiziq bo'ylab silliq harakatlanadigan qattiq jismni ko'rib chiqing. Tarjima "aniqlangan" bo'lgandan so'ng, ob'ekt o'zining Frenet ramkasi singari aylanadigan ko'rinadi. Frenet ramkasining umumiy aylanishi uchta Frenet vektorining har birining aylanishining kombinatsiyasidir:

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} = { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {T}} + { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {N}} + { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {B}}.}$

Har bir Frenet vektori qattiq ob'ektning markazi bo'lgan "kelib chiqishi" atrofida harakat qiladi (ob'ekt ichida biron bir nuqtani tanlang va uning markazi deb nomlang). Tangens vektorning areal tezligi:

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {T}} = lim _ { Delta t rightarrow 0} { mathbf {T} (t) times mathbf {T} (t + Delta t) 2 dan ortiq , Delta t}}$

${ displaystyle = { mathbf {T} (t) times mathbf {T '} (t) 2} dan ortiq.}$

Xuddi shunday,

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {N}} = {1 over 2} mathbf {N} (t) times mathbf {N '} (t),}$

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {B}} = {1 over 2} mathbf {B} (t) times mathbf {B '} (t).}$

Endi tezlik tezligini komponentlarini topish uchun Frenet-Serret teoremasini qo'llang:

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {T}} = {1 over 2} mathbf {T} times mathbf {T '} = {1 over 2} kappa mathbf {T} times mathbf {N} = {1 over 2} kappa mathbf {B}}$

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {N}} = {1 over 2} mathbf {N} times mathbf {N '} = {1 over 2} (- kappa mathbf {N} times mathbf {T} + tau mathbf {N} times mathbf {B}) = {1 over 2} ( kappa mathbf {B} + tau mathbf {T })}$

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} _ { mathbf {B}} = {1 over 2} mathbf {B} times mathbf {B '} = - {1 over 2} tau mathbf {B} times mathbf {N} = {1 over 2} tau mathbf {T}}$

Shuning uchun; ... uchun; ... natijasida

${ displaystyle { boldsymbol { omega}} = {1 over 2} kappa mathbf {B} + {1 over 2} ( kappa mathbf {B} + tau mathbf {T}) + {1 over 2} tau mathbf {T} = kappa mathbf {B} + tau mathbf {T},}$

da'vo qilinganidek.

Darboux vektori izohlashning ixcham usulini taqdim etadi egrilik κ va burish τ geometrik: egrilik - bu Frenet ramkasining ikkilamchi birlik vektori atrofida aylanish o'lchovi, buralish - bu Frenet ramkasining teginish birlik vektori atrofida aylanishining o'lchovidir.^[2]

Adabiyotlar