
【计】 ****** surface
briefness
bend; bent; crooked; melody; music; song; wrong
【化】 distiller's yeast; distillery yeast
【医】 bend; curvatura; curvature; cyrto-; flexura; flexurae; flexure; leaven
face; surface; cover; directly; range; scale; side
【医】 face; facies; facio-; prosopo-; surface
在汉英词典及微分几何领域,“简单曲面”(simple surface)指一种特定类型的参数化曲面,具有光滑性、正则性及无自交特性。其核心定义与属性如下:
设 (mathbf{r}: D to mathbb{R}) 是从平面区域 (D subset mathbb{R}) 到三维空间的映射。若满足以下条件,则称 (mathbf{r}) 定义的曲面为简单曲面:
局部微分同胚
简单曲面在每一点邻域内与平面区域微分同胚,是研究曲面局部几何(如曲率、度量)的理想模型。
参数化唯一性
定义域 (D) 通常为单连通区域(如圆盘、矩形),确保参数化无重叠或边界矛盾。
与“曲面片”的关联
简单曲面是“曲面片”(surface patch)的同义表述,强调其作为更大曲面的局部坐标卡(coordinate chart)的作用。
中文 | 英文 | 数学表述 |
---|---|---|
简单曲面 | Simple Surface | (mathbf{r}: D to mathbb{R}) |
参数化 | Parametrization | ((u,v) mapsto mathbf{r}(u,v)) |
正则点 | Regular Point | ( |
无自交 | Self-intersection Free | (mathbf{r}(p_1) |
eq mathbf{r}(p_2)forall p_1 eq p_2) |
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根据数学定义,简单曲面需要满足以下条件:
初等区域映射
以平面上不自交的若尔当曲线围成的初等区域为基底,通过连续且一一对应的映射,将该区域变换到三维空间中,形成的曲面不自交且具有光滑性。例如,球面、圆柱面等均属于简单曲面。
参数方程表示
若初等区域内的点坐标为$(u,v)$,则参数方程可写为:
$$
begin{cases}
x = x(u,v)
y = y(u,v)
z = z(u,v)
end{cases}
$$
例如球面的参数方程可表示为:
$$
x = Rcosthetacosphi, quad y = Rcosthetasinphi, quad z = Rsintheta
$$
其中$theta$为纬度,$phi$为经度。
生成方式
简单曲面也可理解为母线(直线或曲线)在特定约束下的运动轨迹。例如,圆柱面由直线沿圆导线移动形成,而圆锥面由直线绕固定轴旋转形成。
与复杂曲面的区别
简单曲面要求映射为一一对应且连续,避免自交或断裂;而复杂曲面可能存在多个重叠层或非连续区域,如莫比乌斯环等。
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