§ 6. Die Formeln von Frenet. Schmiegungskugel.
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Neigungswinkel in F' kleiner als in P (vergl. Fig. 4). Die
Binormale und mit ihr die Schmiegungsebene hat sich also
für einen Beobachter, der in der positiven Tangentenriehtung
(PT in Fig. 4) blickt, im Sinne des Uhrzeigers um die
X-Achse, d. h. die Kurventangente gedreht. In diesem
Fall haben wir aber nach der Festsetzung des § 5 positive
Torsion, im entgegengesetzten negative Torsion. Das positive
Vorzeichen von o in (8) entspricht also der in § 5 ge
troffenen Festsetzung über das Vorzeichen der Torsion. Mul
tipliziert man die Gleichung (8) der Reihe nach mit l, m, n
und addiert, so erhält man nach Einsetzen der aus § 4, (3)
gebildeten Differentiale von l, ¡x, v die Gleichung (6) des § 5
mit dem dort vorläufig gesetzten Minuszeichen.
Um endlich dl, dm, dn zu bilden, differenziere man
die Gleichung l = jay— vß [Einl. (13)] und ersetze die Diffe
rentiale durch ihre Werte aus (7) und (8); man erhält
~ = — (na — mv) + — (my — nß),
dsr K Q
oder nach Einl. (13)
(9)
dl
ds
dm iß
ds \r
/x\ dn
q)’ ds
Die beiden letzten Gleichungen folgen aus der ersten
durch cyklische Vertauschung.
Die Gleichungen (7) —(9) heißen die Frenetschen
(auch Serretschen) Gleichungen. Als Anwendung der
selben behandeln wir die
Aufgabe. Gesucht ist der Mittelpunkt (X', Y',
Z') und der Radius Fd der Schmiegungskugel oder
oskulierenden Kugel, d. h. der Kugel, die durch
die vier konsekutiven Punkte P, F', P", F'" der
Raumkurve geht.
Der Mittelpunkt der Schmiegungskugel ist offenbar der
Schnittpunkt der drei Mittellotebenen auf P F', F' F", F"F"'.
Diese fallen aber, wie in § 2, Schluß bemerkt, in der Grenze
mit den Normalebenen der Punkte P, F', F" zusammen,
imd wir bestimmen daher den Mittelpunkt der oskulierenden
Kugel als den Schnitt dreier konsekutiven Normalebenen.
Wenn der Punkt (X', Y', Z') in der Normalebene von P
liegt, so ist nach § 2, (9)