Shvedka, я старался как мог, все это время исправлял текст, что получилось, то получилось, на большее я не способен, задавай вопросы, что не ясно
Произвольную квадратичную форму K(u,v) на поверхности тела можно представить в виде
.
Отметим, что данная квадратичная форма зависит от пути интегрирования, и не является функцией двух переменных, а является функцией кривой u(v) и переменной v , т.е. метрический интервал не обязательно существует как функция двух переменных. Если бы метрический интервал был бы функцией двух переменных, то он не зависел бы от пути интегрирования. Зависимость от пути интегрирования следует из приведения данной квадратичной формы к виду (3), где длины дуг определяются по формуле (2).
Где квадратичная форма приведенна к диагональному виду и имеем
Внесем величину собственного вектора в квадратичный член, получим
Тогда для величины K(u,v), имеем формулу
Знак плюс, минус означает либо знак плюс, либо знак минус.
ПРичем эта формула справедлива вдоль любой кривой на поверхности тела. Причем величина
зависит от пути интегрирования в формуле (2). Отмечу, что и начальная квадратичная форма в переменных (u,v), тоже зависит от пути интегрирования. Начальная и приведенная квадратичные формы равны.
Выделим кривые, которые определяют значения длин дуг
Определим величину
из равенств
Где кривая u(v), определяет минимум функционала (4) при фиксированной начальной и конечной точке
Т.е. выбирается кривая, вдоль которой и определяются длины дуг, т.е. считается формула (3). Причем, так как имеем кривую линию, соединяющую две точки, подставляя в (3) произвольную зависимость u(v), вычислив минимум интеграла, получим определенную величину u(v), т.е. зависимость в виде функционала
, причем это не просто функция, а функционал, т.е. функции u(v) и точки v, поставлено в соответствие значения
. Такое определение длин дуг позволит определить на поверхности тела сетку из ортогональных длин дуг
и определить квадратичную форму (1). Длины дуг ортогональны в силу вида квадратичной формы в виде (3), т.е. нет перекрестного члена.
Значения длин дуг являются функционалом от кривой, соединяющей точки
. И вычисляются по формулам (3). Используя вычисленную по формуле (4) кривую.
Докажем, что из формулы (2) следует формула (3). Интегралы (3) получены из формул (2), причем интегралы (3) берутся вдоль кривой линии, т.е. из формул (2) следует формула (3).
Докажем, что из формул (3) следует формула (2) вдоль кривой линии. Вдоль кривой линии u(v) интегралы (3), это функция одной переменной, с переменным верхним пределом, равным v, значит, дифференцируя формулу (3) по верхнему переменному пределу интегрирования, получим вдоль кривой u(v), подынтегральное выражение, зависящее от одной переменной. При этом полученная формула соответствует (2) вдоль кривой линии. Т.е. из формул (3) следует (2).
Значит формулы (2) и (3) тождественны.
При этом определенная с помощью функционала квадратичная форма (1) вдоль произвольной кривой имеет вид
Начальная квадратичная форма (1) положительно определена только у выпуклой поверхности.
Продифференцировав величину дуги по переменной v, интеграл, подынтегральное выражение которого состоит из функции одной переменной, получим равенство
Причем это равенство справедливо вдоль кривой u(v). Умножая на величину dv получим полный дифференциал вдоль кривой линии u(v)
Отметим, что (2) справедливо только вдоль кривой линии.
Подставляя полученный дифференциал в формулы (3), получим квадратичную форму (1), и значит, имеем совпадение коэффициентов
.