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गॉस का थियोरेमा एग्रेगियम

1827
  • Carl Friedrich Gauss
Carl Friedrich Gauss calculating Gaussian curvature in a historical office setting.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

थियोरेमा एग्रेगियम (लैटिन में "उल्लेखनीय प्रमेय") यह बताता है कि किसी सतह की गाउसियन वक्रता एक आंतरिक गुण है। इसका अर्थ यह है कि यह केवल इस बात पर निर्भर करता है कि सतह पर दूरियों को कैसे मापा जाता है, न कि इस बात पर कि सतह त्रि-आयामी अंतरिक्ष में कैसे स्थित है। कागज की एक सपाट शीट को बिना खींचे बेलन में मोड़ा जा सकता है, लेकिन गोले में नहीं।

गॉस का प्रमेय (Theorema Egregium) अवकल ज्यामिति का एक महत्वपूर्ण आधार है। गॉस से पहले, वक्रता को आमतौर पर बाह्य रूप से समझा जाता था, जो इस बात से संबंधित थी कि कोई सतह आसपास के त्रिविमीय स्थान में कैसे मुड़ती है। गॉस ने सतह पर मौजूद एक काल्पनिक द्विविमीय इकाई की जानकारी का उपयोग करके वक्रता की गणना करने का एक तरीका खोजा। इस आंतरिक माप को अब गॉसियन वक्रता कहा जाता है।

उन्होंने दिखाया कि गाउसियन वक्रता [latex]K[/latex] को प्रथम मूलभूत रूप ([latex]E, F, G[/latex]) के गुणांकों और उनके अवकलनों के रूप में पूर्णतः व्यक्त किया जा सकता है। प्रथम मूलभूत रूप, [latex]ds^2 = E du^2 + 2F du dv + G dv^2[/latex], सतह के मीट्रिक को परिभाषित करता है—यह बताता है कि वक्रों की लंबाई कैसे मापी जाती है। चूँकि मीट्रिक आंतरिक है, इसलिए वक्रता भी आंतरिक होनी चाहिए। यह परिप्रेक्ष्य में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन था।

इस प्रमेय का व्यावहारिक निहितार्थ यह है कि कोई भी दो सतहें जिन्हें बिना खिंचाव या टूटन के एक दूसरे में रूपांतरित किया जा सकता है (एक समरूपता), उनके संगत बिंदुओं पर गाउसियन वक्रता समान होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, एक समतल की वक्रता शून्य होती है। चूंकि एक समतल को बिना विकृति के मोड़कर एक बेलन बनाया जा सकता है, इसलिए इसकी गाउसियन वक्रता भी शून्य होती है। हालांकि, एक गोले की वक्रता स्थिर धनात्मक होती है, यही कारण है कि संतरे के छिलके को बिना तोड़े चपटा करना असंभव है। इस अवधारणा को बाद में रीमैन ने उच्च आयामों तक विस्तारित किया, जिससे आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत का मार्ग प्रशस्त हुआ।

UNESCO Nomenclature: 1204
ज्यामिति

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • यूक्लिडियन ज्यामिति
  • वक्रों और सतहों का सिद्धांत
  • कैलकुलस का विकास न्यूटन और लाइबनिज़
  • प्रथम मौलिक रूप

आवेदन

  • मानचित्रकला (यह समझाती है कि पृथ्वी का कोई भी समतल मानचित्र पूरी तरह से सटीक क्यों नहीं हो सकता)
  • सामान्य सापेक्षता (अंतरिक्ष-समय की वक्रता स्वाभाविक है)
  • संरचनात्मक अभियांत्रिकी (ढांचे और घुमावदार संरचनाओं का डिजाइन तैयार करना)
  • कंप्यूटर ग्राफिक्स (टेक्सचर मैपिंग और सरफेस पैरामीटराइजेशन के लिए)

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • शून्य गाउसियन वक्रता वाली सामग्रियों का उपयोग करके लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स का निर्माण करना जो मोड़ने या तह करने पर भी अपना प्रदर्शन बनाए रखते हैं।
  • designing architectural “free-form” shells that can be constructed from flat panels, minimizing material stress
  • developing algorithms for “unwrapping” 3d models of complex objects onto 2d patterns for manufacturing
  • creating more accurate gps correction algorithms that account for the intrinsic curvature of the earth’s geoid
  • आंतरिक वक्रता सिद्धांतों के आधार पर संरचनात्मक रूप से स्थिर आकृतियों में परिवर्तित होने वाले वायु-संवहनी अंतरिक्ष आवासों का डिजाइन तैयार करना।
  • developing मेडिकल इमेजिंग techniques that analyze the intrinsic curvature of biological tissues to detect abnormalities
  • आंतरिक दूरी मैट्रिक्स का उपयोग करके घुमावदार सतहों पर रोबोट गति नियोजन को अनुकूलित करना
  • creating video game level designs that are topologically interesting but can be rendered efficiently from flat texture maps
संबंधित विषय: गाउसियन वक्रता, आंतरिक ज्यामिति, थियोरेमा एग्रेगियम, प्रथम मौलिक रूप, आइसोमेट्री, सतहें, मीट्रिक, गाउस।

ऐतिहासिक संदर्भ

गॉस का थियोरेमा एग्रेगियम

1799
1812
1822
1827
1829
1850
1854
1780
1805
1822
1822
1828
1848
1850
1854

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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