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【微分几何】球面的参数方程和uv平面

球面的参数方程是:r[{u_, v_}] := {Cos[u] Cos[v], Cos[u] Sin[v], Sin[u]};那么u和v就是这个球面的曲纹坐标。如果把u和v的取值范围限定为0到2Pi,那么uv平面就是一个正方形区域,边长是2Pi。本文考察,uv平面上不同的曲线在球面上的表现。
工具/原料
1

电脑

2

Mathematica

方法/步骤
1

如果u=v,那么就在uv平面上画出了一条直线(实际上只能是线段)。ParametricPlot[{u, u}, {u, 0, 2 Pi}, PlotStyle -> Green]

2

在球面上的表现为《Viviani curve》。ParametricPlot3D[r[{u, u}], {u, 0, 2 Pi}]

3

如果v=Pi + Sin[6 u]/6,就在uv平面上画出一条正弦曲线。

4

它在球面上就表现为一条球面波动曲线。

5

uv平面上的正方形的参数方程是:Pi - {Abs[Sin[tt]] Sin[tt], Abs[Cos[tt]] Cos[tt]}

6

在球面上表现为:ParametricPlot3D[ r[Pi - {Abs[Sin[tt]] Sin[tt], Abs[Cos[tt]] Cos[tt]}], {tt, 0, 2 Pi}]

7

这样一组同心的正方形,在球面上表现如下:

8

螺旋线:Pi - u/(2 Pi) {Cos[12*u], Sin[12*u]}

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