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曲線與曲面的工程微分幾何學(xué)

曲線與曲面的工程微分幾何學(xué)

作者：趙亞平
出版社：科學(xué)出版社出版時間：2023-04-01
開本： B5 頁數(shù)： 556
中 圖 價:¥214.6(7.2折) 定價  ¥298.0 登錄后可看到會員價
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曲線與曲面的工程微分幾何學(xué) 版權(quán)信息

曲線與曲面的工程微分幾何學(xué) 本書特色

本書可作為非數(shù)學(xué)專業(yè)人士學(xué)習(xí)經(jīng)典微分幾何的參考，尤其適合機械工程領(lǐng)域從事機械傳動嚙合理論研究的科研人員閱讀。

曲線與曲面的工程微分幾何學(xué) 內(nèi)容簡介

本書是一本關(guān)于三維Euclid空間中光滑曲線與曲面一般幾何理論的基礎(chǔ)性專門學(xué)術(shù)著作。全書共9章，可劃分為四個部分。第1章為**部分，主要講授三維矢量的代數(shù)與分析，是全書的理論基礎(chǔ)。第2～3章為第二部分，屬于三維Euclid空間的曲線論。第4～8章為第三部分，屬于三維Euclid空間的曲面論。第9章為第四部分，深入詳細地研究了包絡(luò)現(xiàn)象。相對于既有文獻，本書補充了新內(nèi)容，對傳統(tǒng)內(nèi)容也往往采用新方法加以處理，對于同一問題有的還給出了不同的解法或證明，以例題的形式，對工程中常見曲線、曲面的幾何性質(zhì)做了比較深入的定量研究討論，還把其他數(shù)學(xué)分支的理論與方法，自然地應(yīng)用于經(jīng)典微分幾何的研究。全書思路清晰，推導(dǎo)過程詳盡，論述深入淺出，直接明快，既不失作為數(shù)學(xué)著作的嚴謹與嚴格，又注意聯(lián)系工程實際。

曲線與曲面的工程微分幾何學(xué) 目錄

目錄 前言 第1章 預(yù)備知識 1 1.1 基本概念 1 1.2 矢量的代數(shù)運算 3 1.2.1 矢量加減法 3 1.2.2 矢量的數(shù)乘 3 1.2.3 矢量的點積 3 1.2.4 矢量的矢積 4 1.2.5 矢量的混合積 6 1.2.6 二重矢積與Lagrange恒等式 7 1.3 矢量函數(shù)及其微積分 12 1.3.1 矢量函數(shù)的概念 12 1.3.2 矢量函數(shù)的極限與連續(xù) 12 1.3.3 矢量函數(shù)的導(dǎo)矢量函數(shù)及其方向 13 1.3.4 矢量函數(shù)的Taylor公式 17 1.3.5 矢量函數(shù)的積分 19 1.4 幾種具有特殊性質(zhì)的矢量函數(shù) 21 1.4.1 具有固定長度的矢量函數(shù) 21 1.4.2 具有固定方向的矢量函數(shù) 21 1.4.3 位于某一平面內(nèi)的矢量函數(shù) 22 1.5 坐標(biāo)變換 24 1.5.1 坐標(biāo)變換與微分幾何的聯(lián)系及物理背景 24 1.5.2 有公共原點的坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)變換 25 1.5.3 旋轉(zhuǎn)-平移復(fù)合變換 28 1.5.4 以坐標(biāo)變換為背景的矢量點積和矢積運算 30 1.6 圓矢量函數(shù)與球矢量函數(shù) 33 1.6.1 圓矢量函數(shù)與球矢量函數(shù)的定義 33 1.6.2 圓矢量函數(shù)與球矢量函數(shù)的運算規(guī)則 35 1.6.3 運算舉例 35 參考文獻 36 第2章 空間曲線 37 2.1 正則參數(shù)曲線 37 2.2 曲線的弧長 41 2.3 曲線的基本矢、基本三棱形及曲線與平面的切觸 46 2.4 空間曲線的曲率與撓率 53 2.5 空間曲線的Frenet-Serret公式及其運動學(xué)意義 58 2.5.1 一條引理及有關(guān)幾何解釋 58 2.5.2 Frenet-Serret公式的推導(dǎo) 61 2.5.3 Frenet-Serret公式的運動學(xué)意義 62 2.5.4 利用Frenet-Serret公式研究空間曲線 65 2.6 曲線在一點鄰域內(nèi)的形狀與曲線的切觸 72 2.6.1 空間曲線的近似曲線 72 2.6.2 曲線與曲線的切觸 78 2.7 空間曲線論基本定理 81 參考文獻 90 第3章 平面曲線 91 3.1 平面曲線的Frenet-Serret公式 91 3.2 平面曲線相對曲率的計算公式 94 3.3 曲率圓和曲率半徑 98 3.4 平面曲線的自然方程 100 3.5 曲線的漸伸線與漸縮線 105 3.5.1 漸伸線的求法 106 3.5.2 漸縮線的求法 111 參考文獻 119 第4章 曲面的概念、**基本形式及相關(guān)性質(zhì) 120 4.1 曲面的概念 120 4.2 曲面的切平面與法線 124 4.3 幾種常見的簡單曲面 127 4.3.1 旋轉(zhuǎn)面（回轉(zhuǎn)面） 127 4.3.2 螺旋面 130 4.3.3 直紋面 132 4.4 可展曲面及其分類 136 4.4.1 可展曲面的定義 136 4.4.2 可展曲面的分類 138 4.5 **基本形式與**類基本量 141 4.6 曲面的度量性質(zhì) 145 4.6.1 曲面上曲線段的長度 145 4.6.2 曲面兩切矢的夾角 147 4.6.3 曲面面積 150 4.7 曲面的等距變換、等角變換和等面變換與曲面的內(nèi)蘊性質(zhì) 154 4.7.1 曲面的等距變換與曲面的內(nèi)蘊性質(zhì) 154 4.7.2 曲面的等角變換 160 4.7.3 曲面的等面變換 164 參考文獻 166 第5章 曲面的第二基本形式與法曲率 168 5.1 第二基本形式與第二類基本量 168 5.2 法曲率 176 5.3 漸近方向、漸近曲線與漸近網(wǎng) 182 5.4 主曲率與主方向 187 5.5 曲率線及其幾何特征 194 5.6 Euler公式 204 參考文獻 230 第6章 曲面論的張量方法與標(biāo)架微分方法 232 6.1 曲面上自然標(biāo)架的運動公式 232 6.2 曲面理論的基本方程 244 6.2.1 Gauss方程和Codazzi-Mainardi方程的建立 245 6.2.2 Gauss方程的獨立性與Riemann曲率張量 247 6.2.3 Codazzi-Mainardi方程的獨立性及其采用Gauss曲面論符號的表達法 254 6.2.4 方程總結(jié) 255 6.3 Gauss曲率的內(nèi)蘊表示及其幾何意義 259 6.4 曲面論的基本定理 270 6.5 曲面理論中的標(biāo)架微分方法 277 參考文獻 288 第7章 基于曲率的曲面研究 289 7.1 正則曲面的Dupin指標(biāo)線 289 7.2 共軛方向和共軛曲線網(wǎng) 296 7.3 法曲率對弧長的導(dǎo)數(shù) 304 7.4 曲面在一點近旁幾何形狀研究 309 7.4.1 曲面方程的三階展式 310 7.4.2 替代曲面在單位正交標(biāo)架中的方程及其漸近性質(zhì) 312 7.4.3 替代曲面在主標(biāo)架中的方程及其主曲率和主方向 314 7.4.4 替代曲面與原曲面在公切點鄰域中的法向距離 316 7.4.5 曲面在一點鄰域內(nèi)的近似形狀 319 7.5 直紋面和可展面的曲率特征 322 7.6 常Gauss曲率曲面 328 7.6.1 常Gauss曲率的回轉(zhuǎn)面 328 7.6.2 常Gauss曲率的螺旋面 335 7.6.3 零Gauss曲率的螺旋面 341 7.7 平均曲率為0的曲面 348 7.7.1 “極小曲面”稱謂的由來 348 7.7.2 極小曲面微分方程及其初等解 350 7.7.3 按曲面的類別尋求極小曲面 356 7.8 平均曲率為非0常數(shù)的旋轉(zhuǎn)面和螺旋面 366 7.8.1 平均曲率為非0常數(shù)的旋轉(zhuǎn)面 366 7.8.2 平均曲率為非0常數(shù)的螺旋面 371 參考文獻 382 第8章 測地曲率和測地撓率及其應(yīng)用 384 8.1 測地曲率 384 8.2 測地線 394 8.2.1 測地線的定義與一般性質(zhì) 394 8.2.2 測地線微分方程及其不同形式 394 8.2.3 測地線的短程性 398 8.2.4 具體曲面上的測地線 400 8.3 測地撓率 408 8.3.1 測地撓率的定義與基本計算公式 408 8.3.2 Bertrand公式及與之相關(guān)的測地撓率性質(zhì) 410 8.3.3 測地撓率和測地曲率在尋求曲面近似方程中的應(yīng)用 415 8.4 曲面曲線標(biāo)架運動公式 424 8.4.1 曲面曲線標(biāo)架運動公式的建立 424 8.4.2 曲面曲線標(biāo)架運動公式的運動學(xué)意義 426 8.4.3 推廣的Rodrigues方程 430 8.5 推廣的Euler公式和Bertrand公式 454 8.5.1 曲撓圓 454 8.5.2 基于法曲率和測地撓率的平均曲率與Gauss曲率計算式 455 8.5.3 推廣的Euler公式和Bertrand公式 456 8.6 曲面曲率分析綜合舉例 462 8.6.1 法向圓弧螺旋面方程的建立 462 8.6.2 法向圓弧螺旋面的單位法矢量和兩類基本量 463 8.6.3 法向圓弧螺旋面上的活動標(biāo)架和它的曲率參數(shù) 465 8.6.4 法向圓弧螺旋面測地曲率的計算 467 參考文獻 471 第9章 包絡(luò)理論 472 9.1 單參數(shù)曲面族的包絡(luò)面、接觸方程與特征線 472 9.2 單參數(shù)曲面族包絡(luò)面的奇點條件 478 9.3 單參數(shù)平面族的包絡(luò)面 487 9.4 單參數(shù)平面曲線族的包絡(luò)線 498 9.5 雙參數(shù)曲面族的包絡(luò)面及接觸方程 503 9.6 雙參數(shù)曲面族的兩類界線 512 9.6.1 接觸界線 512 9.6.2 曲率干涉界線 517 9.6.3 矢量Nj（j=1，2）的特性 521 9.6.4 偏曲率干涉界線函數(shù)*1t2和*2t1的關(guān)系式 524 9.7 雙參數(shù)曲面族的包絡(luò)面及兩類界線計算舉例 526 9.7.1 雙參數(shù)漸開螺旋面族 526 9.7.2 接觸方程及其解 526 9.7.3 接觸界線 532 9.7.4 包絡(luò)面方程 533 9.7.5 曲率干涉界線 537 附錄 雙參數(shù)漸開螺旋面族方程（9.7.1）的推導(dǎo) 539 參考文獻 541
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