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[讨论] 关于frenet框架下法向量于次法向量的一些困惑。

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发表于 2020-10-29 02:15:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

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请看下图红线部分和右侧的图
公式1.jpg 当在二维平面中获得T 以后。求(dT/ds)*(1/|V|) 得到单位法向量N是没有任何问题的。因为二维平面上某一时刻t垂直于切向量T的单位法向量只有一个。但是如果到了三位平面。虽然单位切向量T还是确定的(因为因为位置函数R(t)在给定的瞬间,速度的方向和大小是确定的,也就是R(t)的导数)。但是此时在求(dT/ds)*(1/|V|)。也会得到一个垂直于T的向量。但是你怎么知道你求出的就一定是主法线的单位向量N,而不是次法线的单位向量B?理论上B和N是可以互相替换的

想象一下你处在一个0重力的空间(因此你无法区分上下。但是你可以区分左右)。你坐在一个太空船中,面向飞船前进的方向。就是右侧图终点P点。当飞船沿途中曲线做匀速率运动(弧长/时间=ds/dt=常数)。这是你会受到两个方向的加速度(也可以说加速度可以分成两个正交的分量)。此时如果你的头顶指向图中的“次法平面”时,你会感觉到一个向左的加速度B和一个向下的加速度N在是你的切向量不断改变方向。

但如果你头向次发平面相反的方向,此时你会感觉到一个向右的加速度B和一个向上的加速度N。也就是说你面朝前进方向,头顶指向不同方向时,B和N将处于你不同方位。为什么(dT/ds)*(1/|V|) 得到的就是图中的N呢?这个N相对于图中的B有什么特别之处?为什么他就是主法线,而B就是次法线?


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或者我是否可以这样理解?在某个时刻t,沿曲线R(t)匀速率运动的点p只受到一个方向的加速度a。这个加速度a正交于此时的单位切向量T,处于图中的“法平面”上。但是具体指向可以是“法平面”上,起点是P的任何非零向量,具体方向随p的移动发生变化。但是我们可以“人为”的将这个加速度分解成两个分量加速度。这两个分量加速度都处于图中的“法平面”上,起点都是点P,方向是正交的。
通过公式(dT/ds)*(1/|V|)我们得到其中的一个分量加速度。命名为N,是个单位向量,再利用TXN,得到另外一个加速度B的向量 ,将其看作"次法向量”。
所以B和N可以看作:一个真实存在的加速度a,被人为拆解成两个正交的加速度分量B和N?可以这么认为么?






毋因群疑而阻独见  毋任己意而废人言
毋私小惠而伤大体  毋借公论以快私情
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