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Darboux frame

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1357: 846: 1352:{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} {\begin{bmatrix}\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}&={\begin{bmatrix}0&\kappa \cos \alpha \,\mathrm {d} s&-\kappa \sin \alpha \,\mathrm {d} s\\-\kappa \cos \alpha \,\mathrm {d} s&0&\tau \,\mathrm {d} s+\mathrm {d} \alpha \\\kappa \sin \alpha \,\mathrm {d} s&-\tau \,\mathrm {d} s-\mathrm {d} \alpha &0\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}\\&={\begin{bmatrix}0&\kappa _{g}\,\mathrm {d} s&\kappa _{n}\,\mathrm {d} s\\-\kappa _{g}\,\mathrm {d} s&0&\tau _{r}\,\mathrm {d} s\\-\kappa _{n}\,\mathrm {d} s&-\tau _{r}\,\mathrm {d} s&0\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}\end{aligned}}} 6456: 5956: 1984: 6451:{\displaystyle \left.{\begin{array}{l}\mathrm {d} \theta _{b}^{a}+\sum _{c=1}^{p}\theta _{c}^{a}\wedge \theta _{b}^{c}=\Omega _{b}^{a}=-\sum _{\mu =p+1}^{n}\theta _{\mu }^{a}\wedge \theta _{b}^{\mu }\\\\\mathrm {d} \theta _{b}^{\gamma }=-\sum _{c=1}^{p}\theta _{c}^{\gamma }\wedge \theta _{b}^{c}-\sum _{\mu =p+1}^{n}\theta _{\mu }^{\gamma }\wedge \theta _{b}^{\mu }\\\\\mathrm {d} \theta _{\mu }^{\gamma }=-\sum _{c=1}^{p}\theta _{c}^{\gamma }\wedge \theta _{\mu }^{c}-\sum _{\delta =p+1}^{n}\theta _{\delta }^{\gamma }\wedge \theta _{\mu }^{\delta }\end{array}}\right\}\,\,\,(2)} 2870: 1655: 2307: 2510: 3641: 1979:{\displaystyle \mathrm {d} {\begin{bmatrix}\mathbf {P} \\\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0&\mathrm {d} s&0&0\\0&0&\kappa _{g}\,\mathrm {d} s&\kappa _{n}\,\mathrm {d} s\\0&-\kappa _{g}\,\mathrm {d} s&0&\tau _{r}\,\mathrm {d} s\\0&-\kappa _{n}\,\mathrm {d} s&-\tau _{r}\,\mathrm {d} s&0\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}\mathbf {P} \\\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}.} 1442: 2048: 831: 2865:{\displaystyle {\begin{aligned}\omega ^{1}&=\cos \theta \,\mathrm {d} s,\quad \omega ^{2}=-\sin \theta \,\mathrm {d} s\\\omega _{i}^{j}&=-\omega _{j}^{i}\\\omega _{1}^{2}&=\kappa _{g}\,\mathrm {d} s+\mathrm {d} \theta \\\omega _{1}^{3}&=(\kappa _{n}\cos \theta +\tau _{r}\sin \theta )\,\mathrm {d} s\\\omega _{2}^{3}&=-(\kappa _{n}\sin \theta +\tau _{r}\cos \theta )\,\mathrm {d} s\end{aligned}}} 380: 3369: 3334: 3108: 2491: 5816: 2302:{\displaystyle {\begin{bmatrix}\mathbf {P} \\\mathbf {e} _{1}\\\mathbf {e} _{2}\\\mathbf {e} _{3}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&\cos \theta &\sin \theta &0\\0&-\sin \theta &\cos \theta &0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}\mathbf {P} \\\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}} 645: 3636:{\displaystyle \mathrm {I\!I} =-\mathrm {d} \mathbf {N} \cdot \mathrm {d} \mathbf {P} =\omega _{1}^{3}\odot \omega ^{1}+\omega _{2}^{3}\odot \omega ^{2}={\begin{pmatrix}\omega ^{1}&\omega ^{2}\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}ii_{11}&ii_{12}\\ii_{21}&ii_{22}\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}\omega ^{1}\\\omega ^{2}\end{pmatrix}}.} 3126: 2911: 2326: 5142:
is situated inside Euclidean space. In the case of the Frenet–Serret frame, the structural equations are precisely the Frenet–Serret formulas, and these serve to classify curves completely up to Euclidean motions. The general case is analogous: the structural equations for an adapted
5624: 383:
A curve on a surface. The Frenet–Serret frame: tangent in red, the (Frenet) normal in cyan and binormal in purple. The Darboux frame: the tangent in red, the surface normal in blue, and tangent normal in green. Projections along the surface normal and tangent normal shows plane curves whose
5490: 4295: 388:
Note that a Darboux frame for a curve does not yield a natural moving frame on the surface, since it still depends on an initial choice of tangent vector. To obtain a moving frame on the surface, we first compare the Darboux frame of Îł with its Frenet–Serret frame. Let
826:{\displaystyle {\begin{bmatrix}\mathbf {T} \\\mathbf {t} \\\mathbf {u} \end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1&0&0\\0&\cos \alpha &\sin \alpha \\0&-\sin \alpha &\cos \alpha \end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}\mathbf {T} \\\mathbf {N} \\\mathbf {B} \end{bmatrix}}.} 3329:{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} \omega _{1}^{2}&=\omega _{1}^{3}\wedge \omega _{3}^{2}\\\mathrm {d} \omega _{1}^{3}&=\omega _{1}^{2}\wedge \omega _{2}^{3}\\\mathrm {d} \omega _{2}^{3}&=\omega _{2}^{1}\wedge \omega _{1}^{3}\end{aligned}}} 5134:) is tangent to a curve, and all three vectors are mutually orthonormal. Similarly, the Darboux frame on a surface is an orthonormal frame whose first two vectors are tangent to the surface. Adapted frames are useful because the invariant forms (ω,ω 3103:{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} \omega ^{1}&=\omega ^{2}\wedge \omega _{2}^{1}\\\mathrm {d} \omega ^{2}&=\omega ^{1}\wedge \omega _{1}^{2}\\0&=\omega ^{1}\wedge \omega _{1}^{3}+\omega ^{2}\wedge \omega _{2}^{3}\end{aligned}}} 5352: 539: 2486:{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} \mathbf {P} &=\mathbf {T} \mathrm {d} s=\omega ^{1}\mathbf {e} _{1}+\omega ^{2}\mathbf {e} _{2}\\\mathrm {d} \mathbf {e} _{i}&=\sum _{j}\omega _{i}^{j}\mathbf {e} _{j}\end{aligned}}} 4850: 5811:{\displaystyle \left.{\begin{array}{l}\mathrm {d} \theta ^{a}=-\sum _{b=1}^{p}\theta _{b}^{a}\wedge \theta ^{b}\\\\0=\mathrm {d} \theta ^{\mu }=-\sum _{b=1}^{p}\theta _{b}^{\mu }\wedge \theta ^{b}\end{array}}\right\}\,\,\,(1)} 5009: 6518:. The case of the Euclidean group can be found, in equivalent but slightly more advanced terms, in Sternberg (1967), Chapter VI. Note that we have abused notation slightly (following Hermann and also Cartan) by regarding 1482:), an invention of Darboux, allows for a conceptual simplification of the problem of moving frames on curves and surfaces by treating the coordinates of the point on the curve and the frame vectors in a uniform manner. A 4627:), since the coordinate differentials can each be expressed in terms of them. Under the action of the Euclidean group, these forms transform as follows. Let φ be the Euclidean transformation consisting of a translation 4064: 5363: 4929: 613: 340: 4732: 4115: 4555: 5889: 4457: 4069:
Geometrically, the affine group moves the origin in the usual way, and it acts via a rotation on the orthogonal basis vectors since these are "attached" to the particular choice of origin. This is an
266: 5602: 4120: 3131: 2916: 2515: 2331: 851: 444: 200: 3920: 5138:) pullback along φ, and the structural equations are preserved under this pullback. Consequently, the resulting system of forms yields structural information about how 5257: 4738: 4935: 455: 5513:
while the others are normal, the structure equations naturally split into their tangential and normal contributions. Let the lowercase Latin indices
5485:{\displaystyle \mathrm {d} \theta ^{i}=-\theta _{j}^{i}\wedge \theta ^{j},\quad \mathrm {d} \theta _{j}^{i}=-\theta _{k}^{i}\wedge \theta _{j}^{k}.} 3718:. This is called a Darboux frame on the surface. The frame is canonically defined (by an ordering on the eigenvalues, for instance) away from the 3946: 4868: 550: 277: 4290:{\displaystyle {\begin{aligned}P(v;f_{1},\dots ,f_{n})&=v\\e_{i}(v;f_{1},\dots ,f_{n})&=f_{i},\qquad i=1,2,\dots ,n.\end{aligned}}} 4650: 6954: 4487: 5831: 4400: 211: 6477:
which expresses the covariant derivatives of the second fundamental form in terms of the normal connection. The third is the
5543: 1519:
is a trihedron whose components depend on one or more parameters. For example, a trihedron moves along a curve if the point
6740: 6787: 6875: 6812: 6696: 6677: 6658: 623:
Since the tangent vectors are the same in both cases, there is a unique angle α such that a rotation in the plane of
6959: 4641: 17: 6637: 6631:(in French). Vol. III. Paris: Gauthier-Villars – via University of Michigan Historical Math Collection. 6626: 6615: 6604: 395: 151: 6762: 6642:(in French). Vol. IV. Paris: Gauthier-Villars – via University of Michigan Historical Math Collection. 6620:(in French). Vol. II. Paris: Gauthier-Villars – via University of Michigan Historical Math Collection. 4391: 32: 6718: 6609:(in French). Vol. I. Paris: Gauthier-Villars – via University of Michigan Historical Math Collection. 6573:
La théorie des groupes finis et continus et la géométrie différentielle traitées par la méthode du repÚre mobile
6949: 6557:
Though treated by Sternberg (1964), this explicit description is from Spivak (1999) chapters III.1 and IV.7.C.
5612: 118:
in a unique way, as soon as an orientation has been chosen for the normal at any particular fixed point. If
6539:. This subtle distinction does not matter, since ultimately only the differentials of these maps are used. 6842: 5926: 4082: 3340: 6782: 4070: 3874: 3734:
defined on a surface. With slight modifications, the notion of a moving frame can be generalized to a
837: 365: 44: 5357:
Since the exterior derivative is equivariant under pullbacks, the following structural equations hold
3930: 2042:
is the unit normal, this new trihedron is related to the Darboux trihedron by a rotation of the form
6905: 6880: 6802: 6514:
Treatment based on Hermann's Appendix II to Cartan (1983), although he takes this approach for the
1417:
This section specializes the case of the Darboux frame on a curve to the case when the curve is a
6852: 6733: 5914: 3352: 5347:{\displaystyle \theta ^{i}=\phi ^{*}\omega ^{i},\quad \theta _{j}^{i}=\phi ^{*}\omega _{j}^{i}.} 1425:). In that case, since the principal curves are canonically associated to a surface at all non- 6857: 6847: 6495: 5940: 2898: 4640:). Then the following are readily checked by the invariance of the exterior derivative under 6754: 4576: 28: 4616: 4474: 3806: 3673: 1418: 84: 8: 6895: 6867: 6822: 4383: 56: 6593: 4845:{\displaystyle \phi ^{*}(\omega _{j}^{i})=(A^{-1})_{p}^{i}\,\omega _{q}^{p}\,A_{j}^{q}.} 6827: 6777: 6726: 6708: 6490: 1374: 5143:
system of frames classifies arbitrary embedded submanifolds up to a Euclidean motion.
371:
attached to each point of the curve: a natural moving frame along the embedded curve.
6692: 6673: 6654: 5822: 4353: 3833: 368: 4856: 2881: 6890: 6792: 5182: 5118:
Several examples of adapted frames have already been considered. The first vector
5004:{\displaystyle \mathrm {d} \omega _{j}^{i}=-\omega _{k}^{i}\wedge \omega _{j}^{k}.} 4345: 4341: 3647: 6885: 6797: 6748: 5936: 5032: 3853: 3743: 3665: 534:{\displaystyle \mathbf {N} (s)={\frac {\mathbf {T} '(s)}{\|\mathbf {T} '(s)\|}},} 52: 6918: 6913: 6832: 6589: 6466: 1646:
defines a tetrahedron adapted to the surface into which the curve is embedded.
3751: 6943: 5243:). Hence it is possible to define the pullbacks of the invariant forms from 4568: 4059:{\displaystyle \phi (v;f_{1},\dots ,f_{n}):=(\phi (v);Af_{1},\dots ,Af_{n}).} 374: 105: 6515: 3735: 3731: 1569:. In the case of the Darboux frame along an embedded curve, the quadruple 1430: 40: 4924:{\displaystyle \mathrm {d} \omega ^{i}=-\omega _{j}^{i}\wedge \omega ^{j}} 4579:. In particular it is determined uniquely by its upper-triangular part (ω 4352:). (In fact this principal bundle is just the tautological bundle of the 3770:
is a higher-dimensional analog of the trihedron. It is defined to be an (
6923: 6548:
This treatment is from Sternberg (1964), Chapter VI, Theorem 3.1, p. 251.
5964: 5632: 3747: 102: 384:
curvatures are the geodesic curvature and normal curvature respectively.
3669: 5201:).) This principal bundle embeds into the bundle of Euclidean frames 2031:
remains the same point on the curve as for the Darboux trihedron, and
608:{\displaystyle \mathbf {B} (s)=\mathbf {T} (s)\times \mathbf {N} (s),} 335:{\displaystyle \mathbf {t} (s)=\mathbf {u} (s)\times \mathbf {T} (s),} 6772: 6750: 5529:(i.e., the tangential indices) and the Greek indices ÎŒ, Îł range from 1441: 83:, and then specializes when the curves move in the direction of the 6928: 4463: 1547:) depends on a pair of parameters, then this traces out a surface. 47:
as applied to surface geometry. A Darboux frame exists at any non-
4727:{\displaystyle \phi ^{*}(\omega ^{i})=(A^{-1})_{j}^{i}\omega ^{j}} 3343:
for the surface, expressed in the language of differential forms.
2320:. Taking a differential and applying the Darboux equation yields 5014: 3719: 1426: 48: 6689:
A Comprehensive introduction to differential geometry (Volume 4)
6670:
A Comprehensive introduction to differential geometry (Volume 3)
4550:{\displaystyle \mathrm {d} e_{i}=\sum _{j}\omega _{i}^{j}e_{j}.} 379: 5950:
The second structural equations also split into the following
6473:
in terms of the second fundamental form. The second is the
71:
be an oriented surface in three-dimensional Euclidean space
5961: 5884:{\displaystyle \theta _{b}^{\mu }=s_{ab}^{\mu }\theta ^{a}} 5629: 5537:(i.e., the normal indices). The first observation is that 4452:{\displaystyle \mathrm {d} P=\sum _{i}\omega ^{i}e_{i},\,} 4304:
is of special significance. The inverse image of a point
3750:. This generalization is among the many contributions of 1649:
In terms of this trihedron, the structural equations read
375:
Geodesic curvature, normal curvature, and relative torsion
261:{\displaystyle \mathbf {u} (s)=\mathbf {u} (\gamma (s)),} 5597:{\displaystyle \theta ^{\mu }=0,\quad \mu =p+1,\dots ,n} 2027:
is given for the embedded curve. Since, by definition,
6649:
Guggenheimer, Heinrich (1977). "Chapter 10. Surfaces".
4312:) consists of all orthonormal bases with basepoint at 3868:) be an element of the Euclidean group decomposing as 3595: 3519: 3481: 2256: 2129: 2057: 1930: 1720: 1669: 1311: 1143: 1094: 910: 864: 786: 696: 654: 5959: 5834: 5627: 5546: 5366: 5260: 4938: 4871: 4741: 4653: 4490: 4403: 4118: 3949: 3877: 3372: 3129: 2914: 2513: 2329: 2051: 1658: 849: 648: 553: 458: 398: 280: 214: 154: 62: 6579: 5015:
Adapted frames and the Gauss–Codazzi equations
43:constructed on a surface. It is the analog of the 6707: 6450: 5883: 5810: 5618:The first set of structural equations now becomes 5596: 5484: 5346: 5003: 4923: 4844: 4726: 4549: 4451: 4289: 4058: 3914: 3635: 3328: 3102: 2864: 2485: 2301: 1978: 1490:in Euclidean space, and three orthonormal vectors 1351: 825: 607: 533: 438: 334: 260: 194: 3377: 6941: 3852:) be the ensemble of all Euclidean frames. The 5495:Furthermore, because some of the frame vectors 79:first considers frames moving along a curve in 6598:(in French). Vol. I–IV. Gauthier-Villars. 1565:is the oriented unit normal to the surface at 6734: 5607:since these forms generate the submanifold φ( 3730:The Darboux frame is an example of a natural 1412: 6648: 3774: + 1)-tuple of vectors drawn from 3757: 522: 500: 439:{\displaystyle \mathbf {T} (s)=\gamma '(s),} 195:{\displaystyle \mathbf {T} (s)=\gamma '(s),} 6639:Leçons sur la thĂ©orie gĂ©nerale des surfaces 6628:Leçons sur la thĂ©orie gĂ©nerale des surfaces 6617:Leçons sur la thĂ©orie gĂ©nerale des surfaces 6606:Leçons sur la thĂ©orie gĂ©nerale des surfaces 6595:Leçons sur la thĂ©orie gĂ©nerale des surfaces 4571:of Euclidean space, the matrix of 1-forms ω 6741: 6727: 1994:Suppose that any other adapted trihedron 1445:A Darboux trihedron consisting of a point 6705: 6438: 6437: 6436: 5798: 5797: 5796: 5189:(the structure group for the bundle is O( 4823: 4807: 4448: 4097:Define the following system of functions 2849: 2764: 2671: 2582: 2544: 1903: 1879: 1848: 1822: 1791: 1770: 1429:points, the Darboux frame is a canonical 1284: 1260: 1234: 1208: 1182: 1161: 1056: 1039: 1003: 984: 956: 930: 101:of an oriented surface, one may attach a 75:. The construction of Darboux frames on 55:. It is named after French mathematician 4092: 2884:, applied to each double differential dd 1440: 836:Taking a differential, and applying the 378: 6635: 6624: 6613: 6602: 6588: 3676:of the surface. A diagonalizing frame 1535:) traces out the curve. Similarly, if 135:, parametrized by arc length, then the 14: 6942: 6686: 6667: 6570: 5035:into a Euclidean space. The space of 2875: 1478:The introduction of the trihedron (or 6722: 4071:effective and transitive group action 3940:is a translation. Then, on a frame, 6527:as elements of the Euclidean space 5146:In detail, the projection π : 3359:. This is the symmetric 2-form on 3346: 24: 6788:Radius of curvature (applications) 6286: 6136: 6048: 5968: 5921:)). Hence, equations (1) are the 5719: 5636: 5421: 5368: 5122:of the Frenet–Serret frame ( 4940: 4873: 4492: 4405: 3402: 3389: 3378: 3374: 3263: 3199: 3135: 2974: 2920: 2851: 2766: 2684: 2673: 2584: 2546: 2419: 2357: 2335: 1989: 1905: 1881: 1850: 1824: 1793: 1772: 1729: 1660: 1286: 1262: 1236: 1210: 1184: 1163: 1069: 1058: 1041: 1016: 1005: 986: 958: 932: 855: 63:Darboux frame of an embedded curve 25: 6971: 6955:Differential geometry of surfaces 6876:Curvature of Riemannian manifolds 6710:Lectures on differential geometry 4601: + 1)/2 one-forms (ω, ω 4462:for some system of scalar valued 3915:{\displaystyle \phi (x)=Ax+x_{0}} 3650:, there is some choice of frame ( 6584:. Math Sci Press, Massachusetts. 5821:Of these, the latter implies by 3754:to the method of moving frames. 3725: 3407: 3394: 2469: 2425: 2404: 2379: 2352: 2340: 2287: 2278: 2269: 2260: 2103: 2087: 2071: 2061: 1961: 1952: 1943: 1934: 1700: 1691: 1682: 1673: 1436: 1333: 1324: 1315: 1116: 1107: 1098: 886: 877: 868: 808: 799: 790: 676: 667: 658: 589: 572: 555: 505: 481: 460: 400: 316: 299: 282: 233: 216: 156: 6580:Cartan, É; Hermann, R. (1983). 6475:Codazzi–Mainardi equation 5566: 5419: 5297: 5054:) is the collection of tuples ( 4392:vector-valued differential form 4252: 3704:, and two principal directions 2556: 1558:always lies on the surface and 51:point of a surface embedded in 6551: 6542: 6508: 6445: 6439: 5805: 5799: 4793: 4776: 4770: 4752: 4700: 4683: 4677: 4664: 4229: 4191: 4164: 4126: 4050: 4009: 4003: 3997: 3991: 3953: 3887: 3881: 3697:consists of the normal vector 2846: 2802: 2761: 2717: 1523:depends on a single parameter 1449:and three orthonormal vectors 599: 593: 582: 576: 565: 559: 519: 513: 495: 489: 470: 464: 430: 424: 410: 404: 326: 320: 309: 303: 292: 286: 252: 249: 243: 237: 226: 220: 186: 180: 166: 160: 13: 1: 6582:Geometry of Riemannian spaces 6564: 5927:Gauss–Codazzi equations 5613:Frobenius integration theorem 5087:form an orthonormal basis of 4344:whose structure group is the 3836:of the vector space based at 3341:Gauss–Codazzi equations 90: 6531:instead of the vector space 838:Frenet–Serret formulas 7: 6484: 4466:ω. Similarly, there is an 4083:principal homogeneous space 3864:) as follows. Let φ ∈ Euc( 10: 6976: 6706:Sternberg, Shlomo (1964). 6461:The first equation is the 4567:are orthonormal under the 2899:Cartan structure equations 1550:A trihedron is said to be 1413:Darboux frame on a surface 6904: 6866: 6811: 6761: 4394:) decomposes uniquely as 3931:orthogonal transformation 3758:Frames on Euclidean space 3746:, or indeed any embedded 45:Frenet–Serret frame 6906:Curvature of connections 6881:Riemann curvature tensor 6803:Total absolute curvature 6687:Spivak, Michael (1999). 6668:Spivak, Michael (1999). 6501: 6496:Maurer–Cartan form 5915:second fundamental forms 4859:, one has the following 4300:The projection operator 6960:Curvature (mathematics) 6853:Second fundamental form 6843:Gauss–Codazzi equations 6636:—— (1896). 6625:—— (1894). 6614:—— (1915). 6603:—— (1887). 5611:) (in the sense of the 3766:on the Euclidean space 3353:second fundamental form 2897:, yields the following 6858:Third fundamental form 6848:First fundamental form 6813:Differential geometry 6783:Frenet–Serret formulas 6763:Differential geometry 6452: 6394: 6331: 6244: 6181: 6094: 6010: 5941:Levi-Civita connection 5885: 5812: 5759: 5676: 5598: 5486: 5348: 5005: 4925: 4846: 4728: 4551: 4453: 4291: 4060: 3916: 3637: 3330: 3104: 2866: 2487: 2303: 1980: 1475: 1353: 827: 617:Frenet binormal vector 609: 535: 440: 385: 336: 262: 196: 6950:Differential geometry 6755:differential geometry 6691:. Publish or Perish. 6672:. Publish or Perish. 6651:Differential Geometry 6571:Cartan, Élie (1937). 6453: 6368: 6311: 6218: 6161: 6068: 5990: 5886: 5813: 5739: 5656: 5599: 5487: 5349: 5181:) the structure of a 5027:be an embedding of a 5006: 4926: 4847: 4729: 4631:and rotation matrix ( 4552: 4454: 4292: 4061: 3917: 3638: 3331: 3105: 2867: 2488: 2304: 1981: 1444: 1354: 828: 610: 536: 441: 382: 337: 263: 197: 29:differential geometry 6823:Principal curvatures 6465:which expresses the 5957: 5929:). In particular, Ξ 5832: 5625: 5544: 5364: 5258: 4936: 4869: 4855:Furthermore, by the 4739: 4651: 4617:absolute parallelism 4488: 4401: 4116: 3947: 3875: 3674:principal curvatures 3370: 3127: 2912: 2511: 2327: 2049: 1656: 1552:adapted to a surface 1486:consists of a point 847: 646: 551: 543:Frenet normal vector 456: 396: 278: 212: 152: 85:principal curvatures 6896:Sectional curvature 6868:Riemannian geometry 6749:Various notions of 6575:. Gauthier-Villars. 6427: 6409: 6364: 6346: 6304: 6277: 6259: 6214: 6196: 6154: 6127: 6109: 6061: 6043: 6025: 5986: 5870: 5849: 5774: 5691: 5478: 5460: 5439: 5402: 5340: 5312: 5197: −  4997: 4979: 4958: 4907: 4861:structure equations 4838: 4822: 4806: 4769: 4713: 4533: 4384:exterior derivative 4093:Structure equations 3459: 3428: 3339:The latter are the 3321: 3303: 3281: 3257: 3239: 3217: 3193: 3175: 3153: 3095: 3064: 3022: 2968: 2876:Structure equations 2791: 2709: 2653: 2634: 2609: 2500:) are functions of 2466: 2316:) is a function of 1511:based at the point 366:positively oriented 57:Jean Gaston Darboux 6828:Gaussian curvature 6778:Torsion of a curve 6491:Darboux derivative 6448: 6430: 6413: 6395: 6350: 6332: 6290: 6263: 6245: 6200: 6182: 6140: 6113: 6095: 6047: 6029: 6011: 5972: 5881: 5853: 5835: 5808: 5790: 5760: 5677: 5594: 5482: 5464: 5446: 5425: 5388: 5344: 5326: 5298: 5043:, denoted here by 5001: 4983: 4965: 4944: 4921: 4893: 4842: 4824: 4808: 4792: 4755: 4724: 4699: 4593:). The system of 4547: 4519: 4518: 4449: 4424: 4316:. In particular, 4287: 4285: 4056: 3912: 3633: 3624: 3584: 3508: 3445: 3414: 3326: 3324: 3307: 3289: 3267: 3243: 3225: 3203: 3179: 3161: 3139: 3100: 3098: 3081: 3050: 3008: 2954: 2862: 2860: 2777: 2695: 2639: 2620: 2595: 2483: 2481: 2452: 2451: 2299: 2293: 2245: 2115: 1976: 1967: 1919: 1706: 1476: 1421:of the surface (a 1375:geodesic curvature 1349: 1347: 1339: 1300: 1122: 1083: 892: 823: 814: 775: 682: 631:produces the pair 615:   (the 605: 541:   (the 531: 446:   (the 436: 386: 342:   (the 332: 268:   (the 258: 202:   (the 192: 6937: 6936: 5107:are tangent to φ( 4509: 4415: 4354:homogeneous space 3834:orthonormal basis 2442: 1423:line of curvature 1391:of the curve, and 526: 369:orthonormal basis 16:(Redirected from 6967: 6891:Scalar curvature 6793:Affine curvature 6743: 6736: 6729: 6720: 6719: 6715: 6714:. Prentice-Hall. 6713: 6702: 6683: 6664: 6643: 6632: 6621: 6610: 6599: 6585: 6576: 6558: 6555: 6549: 6546: 6540: 6512: 6457: 6455: 6454: 6449: 6435: 6431: 6426: 6421: 6408: 6403: 6393: 6388: 6363: 6358: 6345: 6340: 6330: 6325: 6303: 6298: 6289: 6281: 6276: 6271: 6258: 6253: 6243: 6238: 6213: 6208: 6195: 6190: 6180: 6175: 6153: 6148: 6139: 6131: 6126: 6121: 6108: 6103: 6093: 6088: 6060: 6055: 6042: 6037: 6024: 6019: 6009: 6004: 5985: 5980: 5971: 5890: 5888: 5887: 5882: 5880: 5879: 5869: 5864: 5848: 5843: 5817: 5815: 5814: 5809: 5795: 5791: 5787: 5786: 5773: 5768: 5758: 5753: 5732: 5731: 5722: 5708: 5704: 5703: 5690: 5685: 5675: 5670: 5649: 5648: 5639: 5603: 5601: 5600: 5595: 5556: 5555: 5525:range from 1 to 5491: 5489: 5488: 5483: 5477: 5472: 5459: 5454: 5438: 5433: 5424: 5415: 5414: 5401: 5396: 5381: 5380: 5371: 5353: 5351: 5350: 5345: 5339: 5334: 5325: 5324: 5311: 5306: 5293: 5292: 5283: 5282: 5270: 5269: 5183:principal bundle 5010: 5008: 5007: 5002: 4996: 4991: 4978: 4973: 4957: 4952: 4943: 4930: 4928: 4927: 4922: 4920: 4919: 4906: 4901: 4886: 4885: 4876: 4851: 4849: 4848: 4843: 4837: 4832: 4821: 4816: 4805: 4800: 4791: 4790: 4768: 4763: 4751: 4750: 4733: 4731: 4730: 4725: 4723: 4722: 4712: 4707: 4698: 4697: 4676: 4675: 4663: 4662: 4589: <  4556: 4554: 4553: 4548: 4543: 4542: 4532: 4527: 4517: 4505: 4504: 4495: 4458: 4456: 4455: 4450: 4444: 4443: 4434: 4433: 4423: 4408: 4346:orthogonal group 4342:principal bundle 4296: 4294: 4293: 4288: 4286: 4248: 4247: 4228: 4227: 4209: 4208: 4190: 4189: 4163: 4162: 4144: 4143: 4065: 4063: 4062: 4057: 4049: 4048: 4027: 4026: 3990: 3989: 3971: 3970: 3921: 3919: 3918: 3913: 3911: 3910: 3722:of the surface. 3648:spectral theorem 3642: 3640: 3639: 3634: 3629: 3628: 3621: 3620: 3607: 3606: 3589: 3588: 3581: 3580: 3566: 3565: 3549: 3548: 3534: 3533: 3513: 3512: 3505: 3504: 3493: 3492: 3472: 3471: 3458: 3453: 3441: 3440: 3427: 3422: 3410: 3405: 3397: 3392: 3381: 3347:Principal curves 3335: 3333: 3332: 3327: 3325: 3320: 3315: 3302: 3297: 3280: 3275: 3266: 3256: 3251: 3238: 3233: 3216: 3211: 3202: 3192: 3187: 3174: 3169: 3152: 3147: 3138: 3109: 3107: 3106: 3101: 3099: 3094: 3089: 3077: 3076: 3063: 3058: 3046: 3045: 3021: 3016: 3004: 3003: 2987: 2986: 2977: 2967: 2962: 2950: 2949: 2933: 2932: 2923: 2871: 2869: 2868: 2863: 2861: 2854: 2836: 2835: 2814: 2813: 2790: 2785: 2769: 2751: 2750: 2729: 2728: 2708: 2703: 2687: 2676: 2670: 2669: 2652: 2647: 2633: 2628: 2608: 2603: 2587: 2566: 2565: 2549: 2527: 2526: 2492: 2490: 2489: 2484: 2482: 2478: 2477: 2472: 2465: 2460: 2450: 2434: 2433: 2428: 2422: 2413: 2412: 2407: 2401: 2400: 2388: 2387: 2382: 2376: 2375: 2360: 2355: 2343: 2338: 2308: 2306: 2305: 2300: 2298: 2297: 2290: 2281: 2272: 2263: 2250: 2249: 2120: 2119: 2112: 2111: 2106: 2096: 2095: 2090: 2080: 2079: 2074: 2064: 1985: 1983: 1982: 1977: 1972: 1971: 1964: 1955: 1946: 1937: 1924: 1923: 1908: 1902: 1901: 1884: 1878: 1877: 1853: 1847: 1846: 1827: 1821: 1820: 1796: 1790: 1789: 1775: 1769: 1768: 1732: 1711: 1710: 1703: 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Index

Normal curvature
differential geometry
surfaces
moving frame
Frenet–Serret frame
umbilic
Euclidean space
Jean Gaston Darboux
principal curvatures
unit
normal vector
positively oriented
orthonormal basis

Frenet–Serret formulas
geodesic curvature
principal curve
umbilic
moving frame

Poincaré lemma
Cartan structure equations
Gauss–Codazzi equations
second fundamental form
spectral theorem
diagonal matrix
eigenvalues
principal curvatures
umbilics
moving frame

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