Frenet-Serretの公式
曲線の位置$ \pmb r(s)で定義された正規直交基底であるFrenet-Serret標構$ \{\pmb t,\pmb n,\pmb b\}の微分関係を示したもの
$ \mathrm d\begin{pmatrix}\pmb t\\\pmb n\\\pmb b\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}0&\kappa&0\\-\kappa&0&\tau\\0&-\tau&0\end{pmatrix}\begin{pmatrix}\pmb t\\\pmb n\\\pmb b\end{pmatrix}\mathrm ds
$ \mathrm dsが微小弧長に相当する
$ \kappaを曲率、$ \tauを捩率と呼ぶ
Frenet-Serret標構の定義
接vector
$ \pmb t:={\rm sgn}\frac{\mathrm d\pmb r}{\mathrm ds}
$ \pmb r(s)の接線方向の単位vector
法線vector
3次元で考えているので、線型独立な法線vectorが2つ存在する
$ \pmb n:={\rm sgn}\frac{\mathrm d^2\pmb r}{{\mathrm d s}^2}主法線vector
$ \pmb b:=\pmb t\times\pmb n従法線vector
$ \kappa,\tauの式
曲率$ \kappa=\frac{\mathrm d\pmb t}{\mathrm ds}\cdot\pmb n
捩率$ \tau=-\frac{\mathrm d\pmb b}{\mathrm ds}\cdot\pmb n
ある平面から曲線がどれだけ離れているかを示す
$ \tau=0なら、平面上に曲線が描かれていることを示す
フレネ・セレ標構 - Wikipedia
物理とか-曲線・曲面
https://shuhoyo.hatenablog.com/entry/frenet-serre
http://risalc.info/src/curvature-Frenet-Serret.html
#2022-10-28 13:56:09