Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Σχετικά έγγραφα
Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία

[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11].

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία

= DX(0, 0)(ae 1 + be 2 ) = adx(0, 0)e 1 + bdx(0, 0)e 2 = ax u (0, 0) + bx v (0, 0).

X u, X u. Z = X u. W EG F 2 (X v F E X u). X u, X v X v, X v

1 C k 1 = 1 C 2 sin 2 t, k 2 =

X v (q) = ( x v (q), y v (q), z v (q) ) x u (q) y u (q) z u (q) x v (q) y v (q) z v (q) X 1 u (q) X 1. det. X 2 u (q) X 2. v (q)

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II

Λογισμός 4 Ενότητα 13

I p : T p M R +, I p (Z) = Z, Z p = Z 2.

X vu = Γ 1 21X u + Γ 2 21X v + fn. X vv = Γ 1 22X u + Γ 2 22X v + gn, (7.2) X u = (cos u cos v, cos u sin v, sin u)

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 3. Ενότητα 9: Ιδιότητες της κλίσης. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

γ(0) = γ(0) tan + γ(0) norm, γ(t) tan = 0 (9.1)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 2: ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

X u X v 2 = X u 2 X v 2 (1 cos 2 θ) = X u 2 X v 2 X u, X v 2 = EG F 2, da =

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

N(q) = N(X(u, v)) = X u(u, v) X v (u, v) X u (u, v) X v (u, v)

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Μηχανική - Ρευστομηχανική

Λογισμός 3. Ενότητα 10: Παραγώγιση Διανυσματικών Συναρτήσεων. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανύσματα στους Rn, Cn, διανύσματα στο χώρο (3) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Λογισμός 4 Ενότητα 16

ΓΕΩΔΑΙΣΙΑΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΣΕ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΘΕΩΡΗΜΑΤΟΣ CLAIRAUT

Λογισμός 4 Ενότητα 17

Λογισμός 4 Ενότητα 18

Λογισμός 3. Ενότητα 1: Τοπολογία των Ευκλείδειων χώρων. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Λογισμός 4 Ενότητα 11

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 3. Ενότητα 7: Κλίση και παράγωγος. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

ΑΣΚΗΣΕΙΣ. 4. Να βρεθεί η κάθετη καμπυλότητα του υπερβολικού παραβολειδούς. 5. Να βρεθεί η κάθετη καμπυλότητα της ελικοειδούς επιφάνειας.

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

( ) Κλίση και επιφάνειες στάθµης µιας συνάρτησης. x + y + z = κ ορίζει την επιφάνεια µιας σφαίρας κέντρου ( ) κ > τότε η

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

( ) Κλίση και επιφάνειες στάθµης µιας συνάρτησης. x + y + z = κ ορίζει την επιφάνεια µιας σφαίρας κέντρου ( ) κ > τότε η

ΘΕΩΡΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανυσματικοί Χώροι (1) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Λογισμός 3. Ενότητα 15: Τοπικά ακρότατα υπό συνθήκες. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ενότητα 8: Συναρτησιακά καμπύλων οι οποίες υπόκεινται σε δεσμούς. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 1: Εισαγωγή στη Φυσική-Ακρίβεια & Σημαντικά Ψηφία- Βαθμωτά Μεγέθη-Διανυσματικά Μεγέθη

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Λογισμός ΙΙ. Χρήστος Θ. Αναστασίου Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Λογισμός 4 Ενότητα 14

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 4. Ασκήσεις. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών Α.Π.Θ.

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Γραμμικές Συναρτήσεις Διάκρισης. ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Βλάμος Π. Αυλωνίτης Μ. ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

Γενική Φυσική Ενότητα: Κινητική

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 9: Κίνηση Σε Πολικές Συντεταγμένες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 7 : Γραµµικοί Μετασχηµατισµοί. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Κεφάλαιο Χώρος, Διανύσματα, Διανυσματικές εξισώσεις, Συστήματα Συντεταγμένων.

14 η εβδομάδα (26/01/2017) Έγιναν οι ασκήσεις 28, 29 και 30. Έγινε επανάληψη στη Θεωρία Καμπυλών και στη Θεωρία Επιφανειών.

Παρεμβολή πραγματικού χρόνου σε συστήματα CNC

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 3. Ενότητα 13: Τύπος του Taylor. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

από t 1 (x) = A 1 x A 1 b.

Κλασική Hλεκτροδυναμική

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 2: Ταχύτητα - Επιτάχυνση

Λογισμός 3. Ενότητα 4:Συνέχεια διανυσματικών συναρτήσεων-ιδιότητες της συνέχειας. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Τεχνικό Σχέδιο. Ενότητα 1: Εισαγωγικά. Σταματίνα Γ. Μαλικούτη Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Διανύσματα στους Rn, Cn, διανύσματα στο χώρο (1) ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Βλάμος Παναγιώτης ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Γενική Φυσική. Ενότητα 1: Κινητική. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Μαθηματικών

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

Λογισμός 3. Ενότητα 17: Απόδειξη Θεωρήματος Αντιστροφής. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Μαθηματική Ανάλυση Ι

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 3. Ενότητα 16: Θεώρημα Αντιστροφής. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Η μέθοδος του κινουμένου τριάκμου

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Μαθηματικά Ενότητα 11: Θεώρημα Μέσης Τιμής Μονοτονία Συνάρτησης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕ Η/Υ (Computer Aided Design)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 1ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανύσματα, Ευθείες Επίπεδα, Επιφάνειες 2ου βαθμού Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Λογισμός 4 Ενότητα 19

Ημερολόγιο μαθήματος

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Transcript:

Τίτλος Μαθήματος: Διαφορική Γεωμετρία II Ενότητα: Σσναλλοίωτη παράγωγος και παράλληλη μεταφορά Όνομα Καθηγητή: Ανδρέας Αρβανιτογεώργος Τμήμα: Μαθηματικών 17

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 18

Κεφάλαιο 3 Συναλλοίωτη παράγωγος και παράλληλη μεταφορά Ο αναγνώστης θα θυμάται πόσο σημαντική είναι η έννοια της παραλληλίας στην Ευκλείδεια γεωμετρία. Ως γνωστόν οι μη Ευκλείδειες γεωμετρίες προκύπτουν από την άρνηση του αξιώματος των παραλλήλων του Ευκλείδη, το οποίο αναφέρει ότι δοθέντος ενός σημείου p εκτός ευθείας L του επιπέδου, υπάρχει μοναδική ευθεία η οποία διέρχεται απο το p και είναι παράλληλη με την L. Είναι λοιπόν φυσικό να ονομάζουμε δύο διανύσματα V και W του R 3 με σημεία εφαρμογής p, q R 3 (άρα V T p R 3, W T q R 3 ) παράλληλα εάν το W προκύπτει με παράλληλη μετατόπιση του V από το σημείο p στο σημείο q. Το ερώτημα είναι πώς θα μπορούμε να συγκρίνουμε ένα εφαπτόμενο διάνυσμα σε ένα σημείο της σφαίρας S 2 με ένα εφαπτόμενο διάνυσμα σε ένα άλλο σημείο της S 2 και να αποφανθούμε εάν αυτά είναι παράλληλα; (βλ. Σχήμα 3.1). Ισως ένα σαφέστερο ερώτημα (ιδαιτέρως αν ε- πιθυμούμε γενικεύσεις σε αντικείμενα πέραν των επιφανειών) είναι το εξής: Δοθείσας μιας καμπύλης γ σε μια επιφάνεια M και ενός διανυσματικού πεδίου X (θα το γράφουμε X) κατα μήκος της καμπύλης γ, είναι δυνατόν να ορίσουμε το X ως παράλληλο διανυσματικό πεδίο εάν η παράγωγός του κατά μήκος της γ είναι μηδέν; Προκειμένου να κάνουμε τους προβληματισμούς αυτούς συγκεκριμένους, χρειαζόμαστε μερικούς ορισμούς. Ορισμός 3.1. Ενα λείο διανυσματικό πεδίο (vector field) σε μια επιφάνεια M είναι μια συνάρτηση X : M R 3 με τις ιδιότητες 1. X(p) Tp M για κάθε p M. 2. Για κάθε τοπική παραμέτρηση X : U M η συνάρτηση X X : U R 3 είναι διαφορίσιμη. 19

Σχήμα 3.1: Παράλληλα διανυσματικά πεδία Μπορούμε να παραγωγίσουμε ένα διανυσματικό πεδίο X σε μια επιφάνεια M γενικεύοντας την έννοια της παραγώγου κατά κατεύθυνση V f μια πραγματικής συνάρτησης f : M R, όπου V T p M. Εστω V T p M και γ : I M μια λεία καμπύλη στην M με γ(0) = p, γ (0) = V. Η παράγωγος του X στη διεύθυνση του διανύσματος V είναι το διάνυσμα του R 3 D V X = d dt (X γ) t=0. Καμμιά φορά συμβολίζεται και ως X ή dx. Δεδομένου ότι ένας παρατηρητής επάνω στην επιφάνεια M μπορεί να διαπιστώσει μόνο την συνιστώσα του dt διανύσματος D V X που βρίσκεται στον εφαπτόμενο χώρο Tp M, οδηγούμαστε στον εξής σημαντικό ορισμό: Ορισμός 3.2. 1) Εστω M R 3 μια κανονική επιφάνεια με απεικόνιση Gauss N : M S 2, X ένα διανυσματικό πεδίο στην M και V T p M. Η συναλλοίωτη παράγωγος (covariant derivative) του X είναι το διάνυσμα V X = (DV X) tan = D V X D V X, N N, δηλαδή είναι η προβολη του διανύσματος D V X στον εφαπτόμενο χώρο Tp M. 2) Το διανυσματικό πεδίο X ονομάζεται παράλληλο κατά μήκος της καμπύλης γ (parallel along γ) εάν γ (t) X = 0 για κάθε t I. Αυτό σημαίνει ότι το διάνυσμα D γ (t) X είναι ένα πολλαπλάσιο του N(γ(t)) ή ισοδύναμα κάθετο στον T p M. Σχήμα 2) (βλ. 20

Η συναλλοίωτη παράγωγος συμβολίζεται καμμιά φορά και ως D X dt ή dt X Αποδεικνύεται ότι ο ορισμός δεν εξαρτάται από την επιλογή της καμπύλης γ με γ (0) = V. Παράδειγμα 3.1. Εστω M = R 2 {0} το επίπεδο xy και γ : I M γ(t) = (γ 1 (t), γ 2 (t), 0) μια επίπεδη καμπύλη, Ενα διανυσματικό πεδίο X στην M κατά μήκος της γ (δηλαδή X(t) T γ(t) M για κάθε t I) έχει τη μορφή X(t) = (x 1 (t), x 2 (t), 0). Τότε γ (t) X = (D γ (t) X) tan = (x 1(t), x 2(t), 0), άρα στην περίπτωση αυτή η συναλλοίωτη παράγωγος συμφωνεί με τη συνήθη παράγωγο του X. Παράδειγμα 3.2. Εστω M = S 2 η μοναδιαία σφαίρα. Θεωρούμε το διανυσματικό πεδίο ταχυτήτων της καμπύλης γ : R 2 S 2 γ(t) = (cos t, sin t, 0). Η καμπύλη διέρχεται από τον ισημερινό της S 2, δηλαδή την τομή της S 2 με το επίπεδο xy. Είναι γ(t) = ( cos t, sin t, 0) = γ(t), άρα το διάνυσμα γ(t) είναι κάθετο στον T γ(t) S 2. Συνεπώς, γ (t)γ (t) = 0. Παράδειγμα 3.3. (Το παράδειγμα αυτό μας δίνει έναν εναλλακτικό τρόπο ορισμού των συμβόλων του Christoffel.) Εστω X : U M μια τοπική παραμέτρηση της M. Τότε Xu X u = (X uu ) tan = Γ 1 11X u + Γ 2 11X v Xv X u = (X uv ) tan = Γ 1 12X u + Γ 2 12X v Xv X v = (X vv ) tan = Γ 1 22X u + Γ 2 22X v. 21

Πρόταση 3.1. Εστω γ : [0, 1] M μια καμπύλη με γ(0) = p, X 0 T p M. Τότε υπάρχει μοναδικό παράλληλο διανυσματικό πεδίο X κατά μήκος της γ με την ιδιότητα X(p) = X 0. Από την απόδειξη της παραπάνω πρότασης (την οποία δεν παραθέτουμε) προκύπτει ότι η παράλληλη μεταφορά εξαρτάται μόνο από την πρώτη θεμελιώδη μορφή της M, άρα είναι εσωτερικό μέγεθος της επιφάνειας. Πρόταση 3.2. Η παράλληλη μεταφορά διατηρεί τα μήκη και τις γωνίες διανυσματικών πεδίων. Δηλαδή, αν X και Y είναι παράλληλα διανυσματικά πεδία κατά μήκος της καμπύλης γ από το σημείο p στο σημείο q, τότε X(p) = X(q) και η γωνία μεταξύ των X(p) και Y (p) ισούται με τη γωνία των X(q) και Y (q). Άσκηση. Αποδείξτε ότι η παράλληλη μεταφορά του διανύσματος X 0 = X u με αρχή το σημείο p με u = u 0, v = 0 κατά μήκος του παραλλήλου u = u 0 (u 0 0, π) της μοναδιαίας σφαίρας, έχει ως αποτέλεσμα την στροφή του X 0 κατά τη φορά δεικτών ορολογίου κατά γωνία 2π cos u 0. Ορισμός 3.3. Μια καμπύλη γ σε μια επιφάνεια M ονομάζεται γεωδαισιακή (geodesic) εάν το εφαπτόμενο διάνυσμά της είναι παράλληλο κατά μήκος της καμπύλης, δηλαδή γ γ = 0. Θα μελετήσουμε τις γεωδαισιακές καμπύλες στο επόμενο καφάλαιο, όπου θα δώσουμε έναν ισοδύναμο ορισμό. 3.1 Βιβλιογραφία M. Abate - F. Torena: Curves and Surfaces, Springer 2012. C. Bär: Elementary Differential Geometry, Cambridge Univ. Press 2010. M. P. do Carmo: Differential Geometry of Curves and Surface, Prentice-Hall 1976. J. Oprea: Differential Geometry and Its Applications, The Mathematical Assocation of America, 2007. Β. Ι. Παπαντωνίου: Διαφορική Γεωμετρία, Εκδ. Πανεπιστ. Πατρών, Πάτρα, 2013. A. Pressley: Elementary Differential Geometry, Second Edition, Springer 2010. Μετάφραση: Στοιχειώδης Διαφορική Γεωμετρία, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Κρήτη 2012. 22