מסילה גאודזית – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
דורית (שיחה | תרומות)
מ גאודיזה הועבר למסילה גאודזית: לבקשת עוזי ו.
עריכה
שורה 1:
{{לאחד|גאודיזה|גאודזה}}
[[תמונה:Spherical triangle.svg|ממוזער|150px|משולש גיאודטי על ספירה תלת-ממדית. הגאודיזות הן ה[[מעגל גדול|מעגלים הגדולים]] של הספירה.]]
 
ב[[גאומטריה דיפרנציאלית]], '''מסילה גאודזית''' היא הדרך הקצרה ביותר בין שתי נקודות במרחב. זוהי הכללה של מושג הקו ה[[ישר]] מ[[גאומטריה אוקלידית|הגאומטריה האוקלידית]] ל[[יריעה|יריעות]] כלליות. למשל, על פני ה[[כדור (גאומטריה)|כדור]], המסילות הגאודזיות הן ה[[מעגל]]ים הגדולים שה[[רדיוס]] שלהם שווה לרדיוס הכדור.
ב[[מתמטיקה]], '''גאודיזה''' היא הכללה של מושג הקו ה[[ישר]] ל[[יריעה|יריעות]]. בהינתן [[מטריקה]] של מרחב, הגאודיזה מוגדרת כמסלול הקצר ביותר בין שתי נקודות נתונות במרחב. בהינתן [[קשר אפיני]], למשל [[סמל כריסטופל|סמלי כריסטופל]], הגאודיזות מוגדרות כעקומים אשר ה[[וקטור משיק|ווקטור המשיק]] שלהם נותר מקביל לאחר [[טרנספורט מקבילי]] לאורך העקום.
 
ב[[תורת היחסות הכללית]], גופים שלא פועלים עליהם [[כוח (פיזיקה)|כוח]]ות מלבד [[כוח הכבידה]], נעים על פני מסילות גאודזיות ב[[מרחב-זמן]] העקום.
ניתן למצוא את ה[[מסילה (מתמטיקה)|מסילה]] הקצרה ביותר בין שתי נקודות במרחב עקום על ידי כתיבת משוואת אורך הקו לפי פרמטר כלשהו, ואז למצוא את המינימום של משוואה זו על ידי [[חשבון וריאציות]].
 
אם מוגדרת [[מטריקה]] דיפרנציאלית על המרחב האפיני, למשל באמצעות [[סמל כריסטופל|סמלי כריסטופל]], המסילות הגאודזיות מקיימות את ה[[משוואה דיפרנציאלית חלקית|משוואה הדיפרנציאלית]] הנובעת מן העובדה שה[[וקטור משיק|ווקטור המשיק]] שלהם מקביל לעצמו לאחר [[טרנספורט מקבילי]] לאורך העקום. ניתן גם למצוא את ה[[מסילה (מתמטיקה)|מסילה]] הקצרה ביותר בין שתי נקודות במרחב עקום על ידי כתיבת משוואת אורך הקו לפי פרמטר כלשהו, ואז למצוא את המינימום של משוואה זו על ידי [[חשבון וריאציות]].
למושג הגאודיזה תפקיד מרכזי ב[[תורת היחסות הכללית]], בהיותו מתאר תנועה במרחב עקום.
 
==גאודיזהמסילה גאודזית במרחב אוקלידיעקום==
 
במרחב שטוח, הגאודיזה מהווה את המרחק הקצר ביותר בין שתי נקודות. עקום γ: ''I'' → ''M'' מאינטרוול I מעל הממשיים אל המרחב המטרי M הוא גאודיזה, אם קיים קבוע ''v'' ≥ 0 כך שלכל ''t'' ∈ ''I'' קיימת סביבה ''J'' של ''t'' ב-''I'' כך שלכל ''t''<sub>1</sub>, ''t''<sub>2</sub> ∈ ''J'' מתקבל
 
:<math>d(\gamma(t_1),\gamma(t_2))=v|t_1-t_2|.\,</math>
 
משוואה זו מהווה הכללה של מושג הגאודיזה עבור יריעה רימאנית. בגאומטריה אוקלידית הגאודיזה כוללת בתוכה את ה[[פרמטר טבעי|פרמטר הטבעי]], כלומר במשוואה לעיל ''v'' = 1 ולכן
 
:<math>d(\gamma(t_1),\gamma(t_2))=|t_1-t_2|.\,</math>
 
אם שוויון זה מתקבל עבור כל ''t''<sub>1</sub>, ''t''<sub>2</sub> ∈''I'', גאודיזה זו מהווה את ה"מסלול הקצר ביותר".
 
==גאודיזה במרחב עקום==
 
ב[[יריעה רימאנית]] עם [[טנסור מטרי]] ''g'', האורך של מסילה גזירה ברציפות γ&nbsp;:&nbsp; [''a'',''b'']&nbsp;→&nbsp;''M'' מוגדר על ידי
שורה 26 ⟵ 13:
המרחק <math>\,d(p,q)</math> בין שתי נקודות ''p'' ו-''q'' ב-''M'' מוגדר כ[[אינפימום]] של כל אורכי המסילות האפשריות הגזירות ברציפות למקוטעין γ&nbsp;:&nbsp;[''a'',''b'']&nbsp;→&nbsp;''M'' כך ש-γ(''a'')&nbsp;=&nbsp;''p'' ו-γ(''b'')&nbsp;=&nbsp;''q''.
 
==משוואת הגאודיזההמסילה הגאודזית==
 
במרחב בעל [[טרנספורט מקבילי]] הגאודיזה מוגדרת להיות העקומה שטרנספורט מקבילי של הווקטור המשיק שלה לאורכה, לא משנה אותו:
 
במרחב בעל [[טרנספורט מקבילי]], הטרנספורט המקבילי של וקטור משיק לאורך המסילה הגאודזית אינו משנה אותו:
<center><math>\nabla_u u=0</math>
</center>
 
כאשר
<math>u=\frac{\partial}{\partial \lambda}</math>
שורה 39 ⟵ 24:
 
בהטלה למערכת צירים נקבל:
 
<center><math>\frac{\partial u^i}{\partial e_j}-{\Gamma^k}^j_{\! i} u^i=0</math></center>
 
כאשר
<math>e_j</math>
הם ווקטורי הבסיס. <math>{\Gamma^k}^j_{\! i}</math> הם [[סמל כריסטופל|סמלי כריסטופל]].
<math>{\Gamma^k}^j_{\! i}</math>
הם [[סמל כריסטופל|סמלי כריסטופל]].
 
[[קטגוריה:גאומטריה]]
[[קטגוריה:גאומטריה דיפרנציאלית]]
[[קטגוריה:מרחבים מטריים]]
[[קטגוריה:תורת היחסות הכללית]]
 
[[en:Geodesic]]