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本文主要研究三维欧氏空间中圆纹曲面的几何性质,设n=n(s)为每个圆纹所在平面的单位法向量,则圆纹曲面S的参数方程可以表示为:其中a=n(s),b=n(s),c=n(s)∧n(s),r(s)和p(s)分别为s-圆纹的圆心和半径,s为n的弧长参数,t是s-圆纹的弧度。
选取标架{X;T,N,B},其中T=a,N=bcost+csint,B=-bsint+ccost.利用这个标架,计算曲面S的第一基本形式的系数E,F,G和第二基本形式的系数L,M,N.用[,]表示R3中的混合积,且令W=EG-F2,则圆纹曲面S的高斯曲率可以表示为其中K1=[Xs,Xt,Xss][Xs,Xt,Xtt]-[Xs,Xt,Xst]2。
接下来,研究高斯曲率满足()K/()t=0的圆纹曲面。直接计算可见()K/()t=0等价于K1tW-2K1Wt=0,所以只需研究满足后者的圆纹曲面,把K1tW-2K1Wt展成关于t的Fourier展式,有系数Ei,Fi是关于s的光滑函数。故K1tW-2K1Wt=0当且仅当E0=Ei=Fi=0,i=1,2,3,4。经过研究,得到了以下两个结论:
命题1如果S是由单参数圆族生成的非球面圆纹曲面,满足()K/()t=0,则这些圆位于平行平面中,
命题2如果S是由位于平行平面里的单参数圆族生成圆纹曲面,且满足()K/()t=0,则:
(1)如果K≠0,则S是旋转曲面。
(2)如果K=0,则曲面S可以表示成此时S是一个二次锥面或椭圆柱面。