新起点
类球面
2020-04-04 16:43:50

类球面是一种二次曲面。二维的椭圆有两个主轴,称为长轴与短轴。在三维空间里,将一个椭圆绕着其任何一主轴旋转,则可得到一个类球面。

用另外一种方法来描述,类球面是一种椭球面。采用直角坐标 ( x ,   y ,   z ) {\displaystyle (x,\ y,\ z)\,\!} ,椭球面可以表达为

其中, a {\displaystyle a\,\!} 与 b {\displaystyle b\,\!} 分别是椭球面在x-轴与y-轴的赤道半径, c {\displaystyle c\,\!} 是椭球面在z-轴的极半径,这三个正值实数的半径决定了椭球面的形状。 以z-轴为旋转轴的类球面 a = b {\displaystyle a=b\,} ,它的方程为:

扁球面c < a,它的表面积为:

扁球面是半长轴为a而半短轴为c的椭圆围绕z-轴旋转而形成的,因此e可看作为离心率。

长球面c > a,它的表面积为:

长球面是半长轴为c而半短轴为a的椭圆围绕z-轴旋转而形成的,因此e可看作离心率。

类球的体积是 4 3 π a 2 c {\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi a^{2}c\,\!} 。

假若,一个类球面被参数化为

其中, β {\displaystyle \beta \,\!} 是参数纬度(parametric latitude), − π 2 < β < π 2 {\displaystyle -{\frac {\pi }{2}}<\beta <{\frac {\pi }{2}}\,\!} , λ {\displaystyle \lambda \,\!} 是经度, − π < λ < + π {\displaystyle -\pi <\lambda <+\pi \,\!} 。

那么,类球面的高斯曲率(Gaussian curvature)是

类球面的平均曲率(mean curvature)是

对于类球面,这两种曲率永远是正值的。所以,类球面的每一点都是椭圆的。

相关:

网站公告: