Curvatura media

En matemática, la curvatura media $H$ de una superficie $S$ es una medida extrínseca de curvatura definida en geometría diferencial y que localmente describe la curvatura de una superficie inmersa surface en algunos ambientes como el espacio euclídeo.

El concepto fue introducido por Sophie Germain en su trabajo sobre teoría de la elasticidad.

Definición

Sea $p$ un punto sobre la superficie $S$. Considérense todas las curvas $C_i$ sobre $S$ que pasan a través del punto $p$ sobre la superficie. Tales $C_i$ tienen una curvatura asociada $K_i$ dada en $p$. De todas esas curvaturas $K_i$, al menos una está caracterizada como máxima, ${\kappa }_1$ y otra como mínima, ${\kappa }_2$, y esas dos curvaturas ${\kappa }_1,{\kappa }_2$ son conocidas como las curvaturas principales de $S$.

La curvatura media en $p\in S$ es la media de las curvaturas Plantilla:Harv, y de ahí su nombre:

$H=\frac{1}{2}({\kappa }_1+{\kappa }_2).$

La curvatura media se puede calcular respecto a los coeficientes de la primera y segunda forma fundamental (Do carmo 1976, capítulo 3, sección 3)

$H=\frac{Eg-2fF+Ge}{2(EG-F^2)}.$

A partir de esta relación y la fórmula de la curvatura Gaussiana se puede definir el polinomio

$P(\kappa )={\kappa }^2-2HK\kappa +K.$

Cuyas raíces son las curvaturas principales ${\kappa }_1,{\kappa }_2$.

En general Plantilla:Harv, para una hipersuperficie $T$ la curvatura media está dada por

$H=\frac{1}{n}\sum _{i=1}^n{\kappa }_i.$

Véase también

• Curvatura gaussiana
• Energía de Willmore

Referencias

• Plantilla:Obra citada.
• Plantilla:MathWorld
• Plantilla:Obra citada