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.