2024年8月28日 星期三

Hessian of h

愛拼才會贏 🎶


幾何二 第1講 

每日任務又出問題了? 🤠

算不出老師說的K和H
我不開心 🙂

幾何二 第1講

當X(u , v) = ( u , v , h (u , v) )

K和H會長這樣

K和H跟老師的不match

好 開始玩拼圖


當「Xu和Xv正交」而且 | X| = 1, |Xv| = 1
會有
  • huv = f = 0 , e = k1 , g = k2
  • EG - F2 = 1
  • E = 1, G = 1, F = 0

K和H跟老師的match了

再用 e 和 g 搭橋可以得到
  • huu = k1 , hvv = k2

小結
當「Xu和Xv正交」而且 | X| = 1, |Xv| = 1
  • huu = k1 , hvv = k2 , huv = f = 0

怎麼找出 z = h (u,v)


池同學的筆記

先做「泰勒展開」

假設 u=0, v=0 時
「Xu和Xv正交」而且 | X| = 1, |Xv| = 1
則有
  • huu = k1 , hvv = k2 , huv = f = 0
所以由「泰勒展開」得到的方程式為
z = (k1 x2 +  k2 y2) / 2  

有了方程式

來檢驗看看

對任意點 huv = 0 ☑️ 

但除了
  • u = 0 , v = 0
  • u = 0 , v ≠ 0
  • u ≠ 0 , v = 0
以外
其他Surface上的點都是「Xu和Xv不正交」

f 確實為 0


所有的Xu位在v = 0的平面上
所有的Xv位在u = 0的平面上

Geogebra

Xu只和水藍色曲線有關
不同v上的Xu只是水藍色曲線上Xu的平移

Xv只和紫紅色曲線有關
不同u上的Xv只是紫紅色曲線上Xv的平移

當選定1個v固定下來,Xv不變
沿著u方向,只有Xu和N會改變
N = Xu ^ Xv / | Xu ^ Xv |
但因為 N ⊥ X( N不管怎麼變,都位和Xv垂直的平面上 )
所以會有 dNp ( Xu ) ⊥ Xv
所以 - < dNp ( Xu ) , Xv > = - < Nu , Xv > = f = 0 

所有Xu位在同1個平面上,Xv不變
最後所有N也會位在1個平面上

葡萄美酒夜光杯 欲飲琵琶馬上催
醉臥沙場君莫笑 古來征戰幾人回

你可知道 對我做過 什麼最殘忍
就是你 狠狠把我
一夜之間 變成了大人 🎶

雞蛋長大了 🤠🙂 雞蛋長大了

為什麼

假設 u=0, v=0 時
「Xu和Xv正交」而且 | X| = 1, | Xv | = 1

推出來的Surface方程式
h (u,v) = (k1 u2 +  k2 v2) / 2 , 「f = huv = 0
會存在「Xu和Xv不正交」的點

是不是因為?

「Xu和Xv正交」一定會「f = huv = 0
但反過來
當「f = huv = 0」未必是因為「Xu和Xv正交」


好 來算算看dN


dN不是對稱矩陣

對稱矩陣的case

旋轉矩陣R可以看成1個正交座標系
上面就是A = RSR -1
-1 V代表把V變換到Local space

當dN不是對稱矩陣


H、K和矩陣的關系還是不變
仍然可以用 第23講 的公式得到k1 , k2


C和上面的R不一樣,C不是正交座標系
A = CSC -1

但2X2矩陣的特徵向量不正交
不代表3維的principal direction不正交

K和矩陣的關系不變

H和矩陣的關系不變

用 第23講 的公式得到k1 , k2

最大曲率 k1(u,v) 
最小曲率 k2(u,v) 

可視化


Geogebra

為了觀察方便
把height filed 移動了offset高

2個principal direction正交 (綠色和紅色直線)

是90度真是太好了 🤠🙂 用角角結束這1回合


回顧



切平面上一定存在1組正交的X1X2
沿著X1X2方向有最大曲率和最小曲率 (why)

by 歐拉 1760

X1X2形成1個正交座標系
用③可以描述
沿著(a',b')方向N會怎麼變化

當XuXv正交時
「XuXv」就是「X1X2

如果XuXv沒有正交
雖然不是正交座標系
同樣可以用①來描述
沿著(a,b)方向N會怎麼變化

因為是linear & self-adjoint
所以①的dNp矩陣一定可以被對角化 (why)
得到 ②

因為 ① = ② = ③
才會有 ➊ ➋ = ➌


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