19. Доказать, что сферическое отображение минимальной поверхности в окрестности каждой точки, не являющейся точкой уплощения, конформно.
Используемые формулы и понятия:
Опр.: Сферическим изображением множества М выпуклой гиперповерхности F называется множество концов единичных векторов внешних нормалей к опорным гиперплоскостям в точках множества М, перенесенных началом в центр единичной сферы. Уравнение соприкасающейся плоскости (стр. 139).
Опр.: Поверхность F называется минимальной, если у каждой точки Р этой поверхности есть окрестность
, ограниченная простой кривой
такая, что любая поверхность с краем
имеет площадь не меньшую, чем окрестность
поверхности F.
Утв.: Минимальная поверхность имеет равную нулю среднюю кривизну.
Опр.: Пусть
и
— регулярные поверхности. Топологическое отображение поверхности
на поверхность
называется конформным, если оно сохраняет углы между кривыми в том смысле, что соответствующие кривые на этих поверхностях пересекаются под равными углами.
Теорема. Если регулярные поверхности
и
параметризованы так, что коэффициенты их первых квадратичных форм пропорциональны, то отображение одной поверхности на другую, при котором сопоставляются точки с одинаковыми координатами, конформно. Обратно, если поверхности
и
параметризовать так, что соответствие точек с одинаковыми координатами конформно, то первые квадратичные формы поверхностей пропорциональны.
E, F, G – коэффициенты первой квадратичной формы (стр. 108)
![]()
L, M, N – коэффициенты второй квадратичной формы (стр. 125)
![]()
Средняя кривизна:
![]()
Полная кривизна:
![]()
Деривационные формулы (152):
![]()
![]()
– единичный вектор нормали
Решение:
Пусть
– минимальная поверхность,
— ее образ при сферическом отображении. Обозначим e, f, g – коэффициенты первой квадратичной формы
. Тогда
![]()
![]()
![]()
Раскроем скобки внутри второго множителя
![]()
![]()
![]()
Тогда
![]()
![]()
![]()
![]()
Преобразуем второй множитель
![]()
Продолжим равенство ![]()
![]()
Другими словами, коэффициент
первой квадратичной формы
равен
![]()
Аналогичным образом получим
![]()
![]()
Так как
– минимальная поверхность, то
, следовательно справедливы равенства
![]()
![]()
![]()
То есть коэффициенты первых квадратичных форм поверхностей
и
пропорциональны, следовательно отображение конформно.


