§ 136. Beltramis Satz. § 137. Umkehrung des Weingartenschen Satzes. 255
Offenbar ist S ein Evolutenmantel einer Fläche E } und einer der
Hauptkrümmungsradien von E ist gleich dem Bogen der geodätischen
Linien g, gerechnet von einer festen orthogonalen Trajektorie t. Der
zweite Evolutenmantel S' von E heiße die Ergänzungsfläche zu S
bezüglich der geodätischen Linien g. Sie kann auch als der Ort der
Mittelpunkte der geodätischen Krümmung der zu den Kurven g ortho
gonalen Trajektorien f definiert werden (S. 246).
§ 137. Beweis der Umkehrung des Weingartensehen Satzes.
Wir können nun die Umkehrung des Weingartenschen Satzes
leicht beweisen. Es sei nämlich S eine auf eine Rotationsfläche ab
wickelbare Fläche, und wir nehmen an, die geodätischen Linien g,
die bei der Abwicklung in die Meridiane übergehen, seien
keine geraden Linien. Die oo 2 Tangenten der Kurven g sind dann
nach dem Vorstehenden die Normalen einer Fläche E. Wenn wir mit
ds 2 = du 2 -f- fp 2 (u) dv 2
das Quadrat des Linienelements von S, bezogen auf die geodätischen
Linien g oder v = Uonst. und auf ihre orthogonalen Trajektorien, und
mit r v r 2 die Hauptkrümmungsradien der Evolventenfläche bezeichnen,
so haben wir nun: n - « + Const,
also nach der Bemerkung am Ende von § 130, S. 246:
1 Cp’ (u)
i*i —r s qp(u) ■
Es sind daher r x und r 2 durch eine Gleichung verbunden, deren Natur
lediglich von der Beschaffenheit der Funktion <p, d. h. von der Rota
tionsfläche abhängig ist, auf welche die Fläche S abwickelbar ist. S ist
also Evolutenfläche einer TU-Fläche.
Der ausgeschlossene Fall kann in der Tat eintreten, und die Unter
suchungen in Kapitel VIII (§ 123—125) über die Linienflächen er
ledigen ihn vollständig. Wenn nämlich die geodätischen Linien g, die
Biegungskurven der Meridiane, Gerade sind, so ist die Fläche der Ort
der Binormalen einer Kurve konstanter Torsion, und die Rotationsfläche,
auf die sie abwickelbar ist, das Katenoid (S. 237). Wir können also die
Umkehrung des Weingartenschen Satzes folgendermaßen aussprechen:
B) Mit Ausnahme der Linienflächen, welche die Orter
der Binormalen der Kurven konstanter Torsion (und also auf
das Katenoid abwickelbar) sind, kann jede andere auf eine
Rotationsfläche abwickelbare Fläche als der eine Evoluten
mantel einer TU-Fläche aufgefaßt werden.