曲面是什么?


曲面是什么?

文章插图
曲面是一条动线,在给定的条件下,在空间连续运动的轨迹 。圆锥的侧面是曲面,但展开后是平面 。
根据形成曲面的母线形状,曲面可分为:
直线面——由直母线运动而形成的曲面 。
曲线面——由曲母线运动而形成的曲面
曲面的意思是物体的边缘或空间中的曲线依一定条件运动的轨迹,例如球面、圆柱面等 。
一、曲面的形成
曲面是一条动线,在给定的条件下,在空间连续运动的轨迹 。如下图所示的曲面,是直线AA1沿曲线A1B1C1N1,且平行于直线L运动而形成的 。
产生曲线的动线(直线或曲线)称为母线;曲面上任一位置的母线(如BB1、CC1)称为素线,控制母线运动的线、面分别称为导线、导面,在下图中,直线L、曲面A1B1C1N1分别称为直导线和曲导线 。
二、曲面的分类
1、根据形成曲面的母线形状,曲面可分为:
(1)直线面——由直母线运动而形成的曲面 。
(2)曲线面——由曲母线运动而形成的曲面 。
2、根据形成曲面的母线运动方式,曲面可分为:
(1)回转面——由直母线或曲母线绕一固定轴线回转而形成的曲面 。
(2)非回转面——由直母线或曲母线依据固定的导线、导面移动而形成的曲面 。
3、二维流形称为曲面 。
如平面E^2,球面S^2,环面T^2,平环,Mobius带(麦比乌斯圈)和Klein瓶(克莱因瓶)(2P^2)等都是曲面 。
三、基本简介
微分几何研究的主要对象之一 。直观上,曲面是空间具有二个自由度的点的轨迹 。设r=(x,y,z)表示三维欧氏空间E3中点的位置向量,D是二维uυ- 平面的一个区域,映射:r(u,υ)=(x(u,υ),y(u,υ),z(u,υ))((u,υ)∈D)(1)的像为S 。
曲面可以看作是一条动线(直线或曲线)在空间连续运动所形成的轨迹,形成曲面的动线称为母线 。母线在曲面中的任一位置称为曲面的素线,用来控制母线运动的面、线和点称为导面、导线和导点 。
曲面是直线或曲线在一定约束条件下的运动轨迹 。这根运动的直线或曲线,称为曲面的母线;曲面上任一位置的母线称为素线 。母线运动时所受的约束,称为运动的约束条件 。在约束条件中,控制母线运动的直线或曲线称为导线;控制母线运动的平面称为导平面 。
分类
根据不同的分类标准,曲面有许多不同的分类方法 。
1)根据母线运动方式分类
(1)回转面——由母线绕一轴线旋转而形成的曲面;
(2)非回转面——由母线根据其他约束条件运动而形成的曲面 。
2)根据母线的形状分类
(1)直纹曲面——凡是可以由直母线运动而成的曲面,如圆柱面、圆锥面、椭圆柱面、椭圆锥面、双曲抛物面、锥状面和柱状面等;
(2)双曲曲面——只能由曲母线运动而成的曲面,如球面、环面等 。
同一个曲面可能由几种不同的运动形式形成 。如圆柱面,即可以看做是直线绕着与之平行的轴线做旋转运动而成,也可以看做是一个圆沿轴向平移而形成的 。
3)根据曲面能否展成平面分类
(1)可展曲面:能展开成平面的曲面 。如柱面、锥面;
【曲面是什么?】(2)不可展曲面:不能展开成平面的曲面,如椭圆面、椭圆抛物面、曲线回转面 。一般只有直纹曲面才有可展曲面与不可展曲面之分,双曲曲面都是不可展曲面 。

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