
【計】 ****** surface
briefness
bend; bent; crooked; melody; music; song; wrong
【化】 distiller's yeast; distillery yeast
【醫】 bend; curvatura; curvature; cyrto-; flexura; flexurae; flexure; leaven
face; surface; cover; directly; range; scale; side
【醫】 face; facies; facio-; prosopo-; surface
在漢英詞典及微分幾何領域,“簡單曲面”(simple surface)指一種特定類型的參數化曲面,具有光滑性、正則性及無自交特性。其核心定義與屬性如下:
設 (mathbf{r}: D to mathbb{R}) 是從平面區域 (D subset mathbb{R}) 到三維空間的映射。若滿足以下條件,則稱 (mathbf{r}) 定義的曲面為簡單曲面:
局部微分同胚
簡單曲面在每一點鄰域内與平面區域微分同胚,是研究曲面局部幾何(如曲率、度量)的理想模型。
參數化唯一性
定義域 (D) 通常為單連通區域(如圓盤、矩形),确保參數化無重疊或邊界矛盾。
與“曲面片”的關聯
簡單曲面是“曲面片”(surface patch)的同義表述,強調其作為更大曲面的局部坐标卡(coordinate chart)的作用。
中文 | 英文 | 數學表述 |
---|---|---|
簡單曲面 | Simple Surface | (mathbf{r}: D to mathbb{R}) |
參數化 | Parametrization | ((u,v) mapsto mathbf{r}(u,v)) |
正則點 | Regular Point | ( |
無自交 | Self-intersection Free | (mathbf{r}(p_1) |
eq mathbf{r}(p_2)forall p_1 eq p_2) |
注:以上鍊接均經有效性核驗(截至 2025 年),若未來失效建議通過關鍵詞在對應機構官網檢索更新資源。
根據數學定義,簡單曲面需要滿足以下條件:
初等區域映射
以平面上不自交的若爾當曲線圍成的初等區域為基底,通過連續且一一對應的映射,将該區域變換到三維空間中,形成的曲面不自交且具有光滑性。例如,球面、圓柱面等均屬于簡單曲面。
參數方程表示
若初等區域内的點坐标為$(u,v)$,則參數方程可寫為:
$$
begin{cases}
x = x(u,v)
y = y(u,v)
z = z(u,v)
end{cases}
$$
例如球面的參數方程可表示為:
$$
x = Rcosthetacosphi, quad y = Rcosthetasinphi, quad z = Rsintheta
$$
其中$theta$為緯度,$phi$為經度。
生成方式
簡單曲面也可理解為母線(直線或曲線)在特定約束下的運動軌迹。例如,圓柱面由直線沿圓導線移動形成,而圓錐面由直線繞固定軸旋轉形成。
與複雜曲面的區别
簡單曲面要求映射為一一對應且連續,避免自交或斷裂;而複雜曲面可能存在多個重疊層或非連續區域,如莫比烏斯環等。
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