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Berechnung medialer Kurven

Oliver Sniehotta, Leibniz Universität Hannover, Studienarbeit
11/1996

Betrachtet man zwei differenzierbare, regulĂ€re Kurven alpha(t) und beta(t) in der Euklidischen Ebene, so kann man nach der Menge aller Punkte fragen, die zu beiden Randkurven den gleichen Abstand besitzen. Diese Menge kann wieder als parametrisierte Kurve - die Mediale Kurve - mu(t) beschrieben werden. Der Abstand von der Randkurve wird im Euklidischen Fall als der Euklidische Abstand in Richtung der Kurvennormalen gemessen, d.h. orthogonal zur Kurventangente. Die gleiche Fragestellung kann man ebenfalls auf beliebigen FlĂ€chen S untersuchen, insbesondere auf der Klasse der parametrisierten regulĂ€ren FlĂ€chen. Hierbei ist die FlĂ€che S durch eine differenzierbare Abbildung r : D subset R^2 rightarrow R^3 ĂŒber einem bestimmten Parameterbereich D gegeben. Die betrachteten Randkurven sind nun FlĂ€chenkurven alpha(t) = r(u(t), v(t)), die durch Kurven (u(t), v(t)) subset D (fĂŒr beta(t) entsprechend) im Parameterraum beschrieben werden. Im Gegensatz zum Euklidischen Fall werden im FlĂ€chenfall AbstĂ€nde als LĂ€ngen geodĂ€tischer Kurvensegmente gemessen. GeodĂ€tische Kurven sind lokal kĂŒrzeste Linien auf der gegebenen FlĂ€che. Ihre BogenlĂ€ngen sind daher geeignet, den Abstand im Hinblick auf die FlĂ€chengeometrie zu messen. Man spricht hier auch von geodĂ€tischem Abstand. Will man mit diesem Abstandsbegriff im FlĂ€chenfall Mediale Kurven berechnen, so muß man geodĂ€tische AbstĂ€nde berechnen können. Dazu wird zunĂ€chst die geodĂ€tische Offsetfunktion O(s,t) eingefĂŒhrt. Die Berechnung der partiellen Ableitungen der Offsetfunktion wird auf die Jacobi-Differentialgleichung fĂŒhren. Damit wird die Mediale Differentialgleichung und ihre Lösung hergeleitet. Daran schließt sich die Beschreibung des im Rahmen dieser Studienarbeit entwickelten Programms tt geo an.

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Top | Letzte Änderung 17.08.2011 | Verantwortlich Philipp Blanke
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