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弗雷內公式

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弗雷內公式(Frenet formula),亦稱弗勒內-塞雷公式,是向量微積分中,用來描述歐幾里得空間R3中的粒子在連續可微曲線上的運動的數學公式。描述了曲線的切向法向,副法方向之間的關係。 [1] 
中文名
弗雷內公式
外文名
Frenet formulas
Frenet–Serret formulas
別    名
弗勒內-塞雷公式
提出者
讓·弗雷德裏克·弗勒內、約瑟夫·阿爾弗雷德·塞雷
提出時間
1847年
適用領域
向量微積分

弗雷內公式定義

單位切向量 T,單位法向量 N,單位副法向量 B,被稱作 弗勒內標架,他們的具體定義如下:
  • T 是單位切向量,方向指向粒子運動的方向。
  • N 是切向量 T 對弧長參數的微分單位化得到的向量。
  • BTN 的外積。
弗勒內公式如下:
其中d/ds 是對弧長的微分, κ 為曲線的曲率,τ 為曲線的撓率。弗勒內公式描述了空間曲線曲率撓率的變化規律。

弗雷內公式發展歷史

這一公式由法國數學家讓·弗雷德裏克·弗勒內(於1847年的博士論文中)和約瑟夫·阿爾弗雷德·塞雷(於1851年)分別提出。

弗雷內公式應用

弗勒內公式有時也被稱作弗勒內定理,並且可以寫做矩陣的形式:
其中的矩陣是反對稱矩陣
對弧長s求導,可以看成是對切方向的協變導數。

弗雷內公式影響意義

弗雷內公式 弗雷內公式 [2]
弗雷內公式(Frenet formula)是經典曲線論的基本公式,也是弗雷內標架的微分公式。在光滑曲線C:r=r(s)的每一點都有弗雷內標架.曲線的彎曲性質反映為鄰近點上弗雷內標架之間的相對位置關係.為此要考慮T(s),N(s),B(s)關於弧長:的導向量T(s),1V(s),B(s),而它們可由標架向量T,N,B線性表示,即弗雷內公式。 [2] 
參考資料
  • 1.    王興波, 陳希祥, 黎麗梅. 任意參數形式下的Frenet公式[J]. 湖南理工學院學報(自然科學版), 2005(02):1-4.
  • 2.    數學辭海(第二卷)