Кусочно гладкие кривые – Vmatematika.ru

Определение 1. Если кривая quicklatex-com-9822277c21cdfb0ca6265ecd7712c99c_l3-4303912 с началом в точке quicklatex-com-c2ad2387f35d11e1454b53817a28b76d_l3-8748636 и концом в точке quicklatex-com-e6b67ca9131f126e20a95219c93a9034_l3-8823712 задана параметрически

(1)   quicklatex-com-cfe8023dccf626f8f39c49e42444415c_l3-3795986

так, что

(2)   quicklatex-com-921487c4473e8ecea1bdb956afb051b0_l3-4466714

функции quicklatex-com-add6e7dbf8d3d0c3c289e09d2d9aaf6e_l3-4820731 quicklatex-com-ef084eed43276f1dd0f4a3268ffa1737_l3-8363633 quicklatex-com-5c8584f5e184523d8d5066bf3218cf44_l3-6370469 непрерывно дифференцируемы на смежных отрезках

(3)   quicklatex-com-d0ede463c542c122948ce5366543751f_l3-3999308

причем

(4)   quicklatex-com-f728821f673d0e3cd16e1c288ec345ba_l3-1539481

то она называется кусочно гладкой кривой.

При и в (4) рассматриваются односторонние производные.

В каждой точке кривой quicklatex-com-9822277c21cdfb0ca6265ecd7712c99c_l3-4303912 существует (рис. 1) либо касательная, либо полукасательная (одна или две).

Рис. 1

Наряду с (1) при (2) удобна запись-задание кривой

(5)  

Из определения функции и задания (5) следует, что каждому значению отвечает определённая точка quicklatex-com-378877626df1742ecbeac2a8e42ba259_l3-8699325 на Обратное не всегда верно, поскольку есть кривые с точками самопересечения и участками самоналегания (рис. 2).

Определение 2. Кривая, гомеоморфная некоторому отрезку, называется простой.

Гомеоморфизм предполагает взаимнооднозначное и взаимнонепрерывное соответствие. Поэтому у простой кривой нет ни точек самопересечения, ни участков самоналегания.

Рис. 2

Определение 3. Путем вдоль кривой (5) называется множество точек, которое пробегает точка при изменении от до причем участки многократного прохождения учитываются соответственно их кратности.

Длину пути обозначим

Например, длина пути кривой построенной на рисунке 2б, равна

Определение 4. Кривая конечной длины называется спрямляемой.

Далее рассматриваются кусочно гладкие спрямляемые, но не обязательно простые, кривые.

Введем обозначения:

(6)  

Функция возрастает (строго) на отрезке quicklatex-com-f04eab248d5c448238fe6bd4ed66880b_l3-7501727 и принимает значения то есть,

(7)  

По теореме Барроу функция является непрерывной кусочно непрерывно дифференцируемой на отрезке

Эти свойства позволяют сделать вывод о существовании функции

(8)  

обратной к функции (7). При этом функция (8) строго возрастает на отрезке и она является непрерывной кусочно непрерывно дифференцируемой на отрезке

Наличие функции (8) даёт возможность еще одного задания кривой quicklatex-com-c876105db5b45af14843bba00b7e2f6b_l3-5475854

(9)  

когда в качестве параметра выступает длина дуги.

Задания (1) и (9) таковы, что

(10)  

и

Записи (1) и (5) — параметрическое задание кривой Запись (9) — естественная параметризация кривой quicklatex-com-55198144a5be5d24f6dfba26f9cf0a7d_l3-7578922 при этом — натуральный параметр.

Оцените автора
Высшая Математика