FRENET - Frenet-Serret空间曲线不变量
函数定义:
[T, N, B, k, t] = frenet(x, y);
[T, N, B, k, t] = frenet(x, y, z);
该函数用于计算空间曲线的不变量,通过输入向量 x
、y
和 z
返回一系列向量和缩放量的结果。当省略z时,曲线为二维,函数仍然有效。
公式描述:
-
T(切线):
\( T = \frac{r'}{|r'|} \)
-
N(法线):
\( N = \frac{T'}{|T'|} \)
-
B(双法线):
\( B = T \times N \)
-
k(曲率):
\( k = |T'| \)
-
t(扭转):
\( t = \text{dot}(-B', N) \)
示例代码:
% 生成三维曲线样本
theta = 2 * pi * linspace(0, 2, 100);
x = cos(theta);
y = sin(theta);
z = theta / (2 * pi);
% 计算Frenet不变量
[T, N, B, k, t] = frenet(x, y, z);
% 三维图形显示
line(x, y, z);
quiver3(x, y, z, T(:,1), T(:,2), T(:,3));
以上代码生成三维曲线并绘制切线向量。函数frenet
计算得出的向量 T
、N
、B
以及缩放量 k
、t
可用于空间曲线的深入研究。