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Kap. 9. Evolutenfläche und Weingartenscher Satz.
in alle Krümmungslinien derselben Schar übergehen, so beschreibt ihre
Evolute jT einen Mantel der Evolutenfläche.
Vermittelst einfacher geometrischer Betrachtungen wollen wir nun
einige grundlegende Eigenschaften der Evolutenfiächen ableiten und
zunächst den Satz beweisen:
Die Rückkehrkurven der abwickelbaren Flächen, welche
die Orter der Flächennormalen längs der einzelnen Krüm
mungslinien der Fläche sind, sind geodätische Linien der
Evolutenfläche.
Zum Beweise bemerken wir zunächst, daß jede Normale der Evol
ventenfläche die Evolutenfläche in zwei Punkten berührt, und zwar den
ersten Mantel S 1 im ersten Krümmungsmittelpunkt M 1} den zweiten
Mantel $ 2 im zweiten Krümmungsmittelpunkt M 2 . Wir betrachten
nun ein Bogenelement MM' einer Krümmungslinie der zweiten Schar.
Die Normalen in M und M' schneiden sich (bis auf unendlich kleine
Größen höherer Ordnung) im zweiten Krümmungsmittelpunkt M 2 und
berühren den ersten Mantel S x in den bezüglichen auf ihnen gelegenen
ersten Krümmungsmittelpunkten M 1 und M x .
Die Ebene MM 2 M' enthält also zwei verschiedene Richtungen M 1 M i
und M X M[, die von M i ausgehen und S x berühren, und ist folglich die
Tangentialebene des ersten Mantels in M v Daraus folgt unmittelbar:
Die Normale des ersten Mantels S 1 in M x ist der Tangente
der ersten Krümmungslinie in M parallel. Entsprechendes
gilt für den zweiten Mantel S 2 .
Ist nun C x eine Krümmungslinie der ersten Schar und r x die
Rückkehrkurve der von den Plächennormalen von S längs C x erzeugten
abwickelbaren Fläche, so ist die Tangente von G t in M der Haupt
normale der Evolute Fj parallel. Hiermit ist der vorhin ausgesprochene
Satz bewiesen.
Ferner können wir leicht auf einem der Mäntel der Evolutenfläche,
z. B. dem ersten, die zu diesen geodätischen Linien F x orthogonalen
Trajektorien bestimmen. Ist nämlich t x eine von diesen orthogonalen
Trajektorien auf S x , ferner t die entsprechende Kurve auf S, so erzeugen
die Normalen von S längs t eine Linienfläche, auf der die Kurven t
und t x orthogonale Trajektorien der Erzeugenden sind Das zwischen
t und t x liegende Stück MM X dieser Erzeugenden ist demnach konstant,
wenn M längs t fortrückt (Satz (A), S. 157), d. h. längs der Kurve t
auf S ist der erste Hauptkrümmungsradius r x konstant. Also:
Die orthogonalen Trajektorien der geodätischen Linien,
die auf einem der Mäntel der Evolutenfläche von den Nor
malen der Evolventenfläche umhüllt werden, entsprechen