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?+-.+17. +,)C)12)1 2E 402 -+9,0C0A2 O 9 (0-2+-2O ,+1+sB 2)17 +C+9)4)+O 2+ +)203 0 ,1+-.+-2 V2 99)C)0 .+).2+ 01() +)20 0 ,1+-.+-2 V ,+:9+13)2 99)-2 ,+1+s2)17+) 2 0,091)) +2-()20 1+9 ; 0,091)) .02(0D@)+ ,+9++20 +2 u . ? v 9 ,09+4 *0:-) {u, v} -27 Φ : V2 → V2 ; +,)03 ,+9++20 0 ,34+D +1 0 V2 O 2+C0O 9 -++29)2-29 - -+10-+904 +)2034O ( [ea , u] = Φ (u) O 9 0-2+-2O π 2
π 2
[ea , b0 ] = Φ π2 (b0 ).
ײ
),)7 4 4+s)4 C+.0:027 1)D+-27 +2+*0s)3 Ψa : E3 3 b 7→ [a, b] ∈ E3 .
2+ +2+*0s)) 1)D+O ,+-.+17. 3913)2-3 .+4,+:)D Ψa = α ◦ Φ π2 ◦ prV2 : E3 → V2
2)E 1)DE +2+*0s)DO C)
α : V2 3 v 7→ |a|v ∈ V2
; 4+s)) 9).2++9 0 (-1+ |a| 2 : 01)*0()-.E -9+D-29 9).2+++ ,+:9)C)3 -1)C)2O (2+ ε : E3 × E3 3 {a, b} 7→ [a, b] ∈ E3
; .+-+-44)2(+) *1)D+) +2+*0s)) ?+2+4O :03 9).2+) ,+:9)C)3 *0:-E 9).2++9O 4+s+ 1).+ ,+1(27 F+41 C13 9B (-1)3 9).2+++ ,+:9)C)3 ,+:9+17E 9).2++9 4))4~ [a, b] = [ai ei , bj ej ] = ai bj [ei , ej ] = ai bj εkij ek ,
C) [ei , ej ] = εkij .
0.4 +*0:+4O )-1 [a, b] = c O 2+
62+* ,+1(27 F+41 C13 .+.)2++ *0:-0 {e } O s+ 9(-B i 127 - ()2+4 .+-+D -44)2 εkji = −εkij C)9327 .+FF)2+9 εk12 O εk13 O εk23 O k = 1, 2, 3 âhIlHn i© kJLpfML© kfjqhIMhKh rIhLokfifML© k rI©lhHKh¾Mh¡ pLpqflf jhhIiLMnq' ?-27 {e } ; ,09D +2++4+90D *0:- +C0 [e , e ] = e O i 1 2 3 ( ( *0:- O 2+* *)C27-3O 2+ [e2 , e3 ] = e1 [e3 , e1 ] = e2 {e2 , e3 , e1 } {e3 , e1 , e2 } ,09)O )+*E+C4+ -+-20927 -++29)2-29A
) 402 ,))E+C0 . 24 ck = εkij ai bj .
×Í
*0:-04 +2 ,09++ *0:-0 {e1, e2, e3} 1)C+902)17+O ε312 = ε123 = ε231 = 1 O ? ε321 = ε132 = ε213 = −1 O 0 +-2017) εkij = 0 +2+4 [a, b] = (a2 b3 − a3 b2 )e1 + (a3 b1 − a1 b3 )e2 + (a1 b2 − a2 b1 )e3 . Ñ+41 C+*+ :0,-9027 9 9C) -49+1()-.++ +,)C)12)13 e1 e2 e3 1 2 3 [a, b] = a a a . 1 2 3 b b b
P
âhIlHn i© kJLpfML© rhãniL qIfHKh¾MLjn k rIhpqInMpqkf' 01+(+ -1(0A ,1+-.++ 2)+17.0O 4))4~ 1 −→ −→ 1 S4ABC = |[AB, AC]| = |[rB − rA , rC − rA ]|. 2 2
' lfnMMhf rIhLokfifMLf' #rIfiffMLf' äz·v{{yz x|}³{z ux¼ }´u|x|} a º b c |x{w ux|}v{{|| }´¹³|}v x|tuxv{tu}v E3 {vy}vut t¹³ÁÄ» Òt¹|~ (a, b, c) = ([a, b], c).
"fhlfqILfpjLf pkh¡pqkn plfnMMhKh rIhLokfifML© ' (a, b, c) = 0 ⇐⇒ 9).2+ a O b c .+4,100 (a, b, c) > 0 ⇐⇒ {a, b, c} ; ,09D *0: (a, b, c) < 0 ⇐⇒ {a, b, c} ; 1)9D *0:< -1 9).2+ a O b c ) .+4,100O 2+ |(a, b, c)| ; +*å)4 ,001B 1)1),,)C0O ,+-2+)++ 0 2E 9).2+0E ?)9+) -9+D-29+ 3913)2-3 ),+-)C-29)4 -1)C-29)4 : ,9)C)+D s) F+41 > C13 9(-1)3 -4)@0++ ,+:9)C)3 +.0s)4 -9+D-29+ < ?-27 V ; +*å)4 ,0011)1),,)C0O ,+-2+)++ 0 9).2+0E a O b c O S ; ,1+
0C7 ,0011)1+0440O ,+-2+)++ 0 9).2+0E a b O 0--402B 90)4++ .0. +-+90) ,0011)1),,)C0O 0 h ; 9-+20 ,0011)1),,)C0O +,
)03 0 .0:0+) +-+90) 4))4 -4 -+. ¨~ |(a, b, c)| = |([a, b], c)| = |[a, b]| |pr[a,b] (c)| = Sh.
×Ï
[a, b]
c h
b a
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Ñ+410 > - +()9C+-27A -1)C)2 F+41 F+41 C13 9(-1)3 -.013++ ,+:9)C)3 9 ,34++17+D --2)4) .++C02 KfmInLfpjLf pkh¡pqkn plfnMMhKh rIhLokfifML© ' 1◦ (a, b, c) = (b, c, a) = (c, a, b) = −(b, a, c) = −(a, c, b) = ( −(c, b, a) .+-+-44)2 +-27 2◦ (a, b, c) = (a, [b, c]) 3◦ 2+*0s)) ε : E3 × E3 × E3 3 {a, b, c} 7→ (a, b, c) ∈ R
; .+-+-44)2(+) 21)D+) 2+ )-27O 1)D+) ,+ .0sC+4 : 2)E 04)2+9 +2+*0s)) ½hjnonqf¾pqkh' 9+D-290 1◦ 3◦ 3913A2-3 ),+-)C-29)4 -1)CB -2934 F+41 > -9+D-29 +,)C)12)1)DO 2◦ -1)C)2 : 1◦ ¬)DB +-27 -4)@0++ ,+:9)C)3 -1)C)2 20.s) : 1)D+-2 -.013++ 9).2+++ ,+:9)C)D 2 ÚØ
âhIlHn i© kJLpfML© plfnMMhKh rIhLokfifML© k nLMMh¡ pLpqfæ lf jhhIiLMnq' ?-27 {e } ; ,+:9+17D *0:- 9 E +C0 i 3 C)
(a, b, c) = (ai ei , bj ej , ck ek ) = ai bj ck (ei , ej , ek ) = εijk ai bj ck , εijk = (ei , ej , ek ).
: 1◦ -1)C)2O (2+ ε = ε = ε = −ε = −ε = −ε O 0 +-2017) 123 231 312 213 132 321 .+FF)2 εijk = 0 2-AC0 ,+1(0)4 -1)CA
A F+41~ a1 a2 a3 1 2 3 (a, b, c) = ε123 b b b . 1 2 3 c c c
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hhqMhfML© pk©oJknçãLf ε L εk ' ijk ij 4))4~
m m εijk = (ei , ej , ek ) = ([ei , ej ], ek ) = (εm ij em , ek ) = (εij em , ek ) = εij gmk .
' NfjqhIMJf qh¯ifpqkn L Lg rILlfMfMLf'
0-2+3
)4 0:C)1) 0--40290A2-3 ).+2+) 2+sC)-29)+ 9,+13B A
)-3 9).2+) 09)-290O -+-2091)) - -,+17:+90)4 -.013++O 9).2+++ -4)@0++ ,+:9)C)DO ,4))3 2E 09)-29 9 )+B 4)2 ,+-20-290 d' ½kh¡Mhf kfjqhIMhf rIhLokfifMLf èqh¯ifpqkh "InpplnMné' <= [[a, b], c] = b(a, c) − a(b, c). ½hjnonqf¾pqkh' -1 a = 0 O 2+ 2+sC)-29+ 9,+13)2-3 +()9C4 +*B 0:+4 -1 a 6= 0 O 2+ 9*0)4 9 ,+-20-29) ,09D +2++4+90B D *0:- {e1, e2, e3} O ,+ +2+@)A . .+2++4 a = a1e1 O b = b1e1 + b2e2 O ( c = c1 e1 + c2 e2 + c3 e3 O 9 -13)4 9).2+O 0E+C3
)-3 9 1)9+D ,09+D (0-23E 2+sC)-290 - ,+4+
7A F+41 ?-27 [a, b] = u 4))4~ e1 e2 e3 1 u = [a, b] = a 0 0 = a1 b2 e3 . 1 2 b b 0
Ú×
?+2+4 e1 e2 e3 [[a, b], c] = [u, c] = 0 0 a1 b2 1 2 c c c3
= −a1 b2 c2 e1 + a1 b2 c1 e2 .
¬).+ ,+9)3)2-3O (2+ ,0903 (0-27 2+sC)-290 4))2 9 2+(+-2 20.+D s) 9C )D-292)17+O (a, c) = a1c1 O (b, c) = b1c1 + b2c2 ?+2+4 b(a, c) − a(b, c) = a1 c1 (b1 e1 + b2 e2 ) − (b1 c1 + b2 c2 )a1 e1 = −a1 b2 c2 e1 + a1 b2 c1 e2 2 ' h¯ifpqkh !jhmL ' [[a, b], c] + [[b, c], a] + [[c, a], b] = 0. < : 2+sC)-290 < .+-+-44)2(+-2 [a, b] = −[b, a] O 9).2+++ ,+:9)C)3 -1)C)2O (2+ 9).2++) ,+-20-29+ E3 - +,)0)D 9).2+B ++ ,+:9)C)3 [ · , · ] +*0:)2 v¹xÁ ê -4O 0,4)O ª¨« 13 C+B .0:02)17-290 2+sC)-290 Û.+* C+-202+(+ ,4)27 F+41 <= ' jn©IMhf rIhLokfifMLf ikHg kfjqhIMJg rIhLokfifML¡' (a, c) (a, d) ([a, b], [c, d]) = (b, c) (b, d)
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½hjnonqf¾pqkh' +-,+17:)4-3 -9+D-2904 -4)@0++ ,+:9)C)3 F+41+D <= C13 C9+D++ 9).2+++ ,+:9)C)3 ?-27 [a, b] = u O 2+C0 ([a, b], [c, d]) = (u, [c, d]) = (u, c, d) = ([u, c], d) = ([a, b], c, d) = ([[a, b], c], d) = (b(a, c) − a(b, c), d) = (b, d)(a, c) − (a, d)(b, c) 2 NJLpfMLf rhãnif¡ k rIhLokh¾Mh¡ pLpqflf jhhIiLMnq' ?00 1)D+ ):09-4E 9).2++9 {a, b} +*0:)2 *0:- 0 ,1+-.+-2 ( E2 = L(a, b) 1)D03 +*+1+ .0 9).2++9 a b O -4 +*
)) +,)C)1)) 1)D+D +*+1+(. L(S) ,+C4+s)-290 S ⊂ Vn 9 ® *+:0(4 -1)CB A
4 +*0:+4 402 -.013++ ,+:9)C)3 0 E2 = L(a, b) 9 2+4 *0:-) 402 20.++ 9C0 0:90A2 40204 040~ G(a, b) =
(a, a) (a, b) (b, a) (b, b)
ÚÚ
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?+1003 9 << c = a O d = b O ,+1(0)4 -1)CA
A F+41 C13 9(-1)B 3 ,1+
0C ,0011)1+0440 P (a, b) O ,+-2+)++ 0 9).2+0E a b ~ SP (a,b) =
p
det G(a, b).
°' NfjqhIMhf rIhLokfifMLf ikHg kfjqhIMJg rIhLokfifML¡'
< ½hjnonqf¾pqkh' *+:0(4 u = [c, d] 9+-,+17:)4-3 <= C13 C9+DB ++ 9).2+++ ,+:9)C)3 [[a, b], u] 4))4~ [[a, b], [c, d]] = [[a, b], u] = b(a, u) − a(b, u) = b(a, [c, d]) − a(b, [c, d]) = b(a, c, d) − a(b, c, d) 2 #mãL¡ kfjqhI ikHg rhpjhpqf¡ L(a, b) L L(c, d) ' ?+17:3-7 .+-+-44)2(+-27A 9).2+++ ,+:9)C)3 F+41+D < O ,+1(0)4 [[a, b], [c, d]] = b(a, c, d) − a(b, c, d).
w
[[a, b], [c, d]] = [[d, c], [a, b]] = c(a, b, d) − d(a, b, c).
a
2-AC0 -1)C)2O (2+ 9).2+
w = [[a, b], [c, d]]
c
d
b
,0C1)s2 .0sC+D : ,1+-.+-2)D L(a, b) - = L(c, d) O -4 -+. = Ì' eIhLokfifMLf ikHg plfnMMJg rIhLokfifML¡' (a, u) (a, v) (a, w) (a, b, c)(u, v, w) = (b, u) (b, v) (b, w) . (c, u) (c, v) (c, w)
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½hjnonqf¾pqkh' *))4 9 E ).+2+D ,09D +2++4+90D 3 *0:- {ei} +C0 (a, b, c) = detA O 0 (u, v, w) = detB O C) a1 a2 a3 A = b1 b2 b3 , c1 c2 c3
u1 u2 u3 B = v1 v2 v3 . w1 w2 w3
Ñ+410 < 2),)7 -1)C)2 : :9)-2++ -4 ª« O 1 O ® 402(+B + 2+sC)-290 detA detB = det(AB) )D-292)17+O (a, b, c)(u, v, w) = Ú
(2+ -+9,0C0)2 -+ :0())4 +,)C)B 12)13O -2+3
)+ 9 ,09+D (0-2 09)-290 < 2 NJLpfMLf hmëflhk k rIhLokh¾Mh¡ pLpqflf jhhIiLMnq' 1)CA
03 F+410 3913)2-3 (0-24 -1(0)4 F+41 <~
detA detB = detA detB > = det(AB > ) O
(a, a) (a, b) (a, c) (a, b, c)(a, b, c) = (b, a) (b, b) (b, c) . (c, a) (c, b) (c, c)
<
0 4+s)2 -,+17:+9027-3 , 9(-1) +*å)40 V ,0011)1),B P (a,b,c) ,)C0 P (a, b, c) O ,+-2+)++ 0 9).2+0E a O b c 9+C3 +*+:0())
,+1(0)4~
(a, a) (a, b) (a, c) G(a, b, c) = (b, a) (b, b) (b, c) , (c, a) (c, b) (c, c)
<
(0-2+-2O ,4)33 F+41 . 2+D.) 9).2++9 e O e O e ,09++ 1 2 3 +2++4+90++ *0:-0 9 E3 O ,+1(0)4 VP (a,b,c) =
p
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det G(a, b, c).
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Î' eIhLokfifMLf ikHg jhpJg rIhLokfifML¡' 4)A2-3 +()9C) 001+ F+41 ,)CC
)+ ,.20 C13 .+-++ ,+:9)C)3 0 +)2+90+D ,1+-.+-2~ (a, c) (a, d) < a, b >< c, d >= (b, c) (b, d)
,
ε12 =
q
det (gij ).
'° NonLlMJf mnoLpJ k E ' 3 ?-27 {e , e , e } ; ).+2+D *0:- 9 E -3.D 9).2+ a +C+:0(+ 1 2 3 3 +,)C)13)2-3 -.0134 ,+:9)C)34 ai = (a, ei) O i = 1, 2, 3 )D-29B 2)17+O ,-27 x = xk ek ; ).+2+D 9).2+O C13 .+2+++ (x, ei) = ai O i = 1, 2, 3 O 0 (gij ) ; 4020 -.013++ ,+:9)C)3 9 *0:-) {ek } +C0 ( (x, ei ) = (xk ek , ei ) = xk gki O .++C02 xi 9).2+0 x +C+:0 + 0E+C32B -3 : --2)4 09)D gkixk = ai O 4020 .+2++D )9+sC)0 Ú
?+2+4 -++2+@)3 (e∗i , ej ) = δij ,
i, j = 1, 2, 3,
+C+:0(+ +,)C)13A2 0*+ 9).2++9
<> 2+2 0*+ 3913)2-3 *0:-+4 )D-292)17+O ,-27 e∗i = xki ek ; 0:1+s)B ) 9).2+0 e∗i ,+ *0:- {ek } +C0 :
402(+D :0,- -++2+@)3 <¨ ,40A2 9C GX = E O C) G = ( (gjk ) O X = (xki ) O 0 E = (δij ) ; )C 03 4020O ,+2+4 X = G−1 ; 4020O +*0203 . 402) -.013++ ,+:9)C)3 G = (gjk ) 0.4 +*0:+4O X ; )9+sC)03 4020 e∗i = xki ek O i = 1, 2, 3 O ; *0:- 0:- <> 0:90)2-3 }vz{yzO 0 20.s) ³Áv¹Å{yz 1 ³}|tu}{{yzO *0:- {e1, e2, e3} Û-+O (2+ )-1 *0:- {ei} +2++4+90DO 2+ e∗i = ( ei ¬).+ ,+9)27O 2+ 9).2+ 9:04++ *0:-0 {e∗1 , e∗2 , e∗3 } -1)CA
4 +*0:+4 90s0A2-3 ()): 9).2+ -E+C++ *0:-0~ [e3 , e1 ] [e1 , e2 ] [e2 , e3 ] = , e∗2 = , e∗3 = . e∗1 = (e1 , e2 , e3 ) (e1 , e2 , e3 ) (e1 , e2 , e3 ) 4+s03 -.013+ 9).2+ 9:04++ *0:-0 e∗ 0 ,+:9+17D 9).2+ i 1 2 3 O ,+1(4 .++C02 i 2++ 9).2+0 9 ,)9+0B a = a e1 + a e2 + a e3 a (017+4 *0:-) {e } ~ i {e∗1 , e∗2 , e∗3 }.
ai = (a, e∗i ),
i = 1, 2, 3.
'Ì eILlfIJ ' ninn Ð' ).2+ )C(+D C1 e O e e +*0:A2 ,09D *0:- 1 2 3 4)A2 0,091)3 )*) ,0917++ 2)20C0O 9E+C3
E : +C+D 9)B @ 2+4 *0:-) -9+4 .++C0204 :0C0 9).2+ a = {1; 1; 0} O ( b = {0; 1; 1} c = {1; 0; 1} -127 +*å)4 ,0011)1),,)C0 P (a, b, c) O ,+-2+)++ 0 9).2+0E a O b c Ú
%ffMLf' dæJ¡ prhphm' 020 -.013++ ,+:9)C)3 (g ) 9 0-B ij -40290)4+4 *0:-) 4))2 9C~
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1
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1 2 1 2
1
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2
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æh¡ prhphm' ?+17:3-7 F+41+D (a, b) = a1b1 + a2b2 + a3b3 + 1 (a1b2 + 2 1 3 2 1 2 3 3 1 3 2 O 0E+C4 402 a b +a b +a b +a b +a b ) (a, a) (a, b) (a, c) 3 52 52 G(a, b, c) = (b, a) (b, b) (b, c) = 52 3 52 , 5 5 (c, a) (c, b) (c, c) 2 2 3 VP (a,b,c) = p det G(a, b, c) = √2
0 :02)4 %fjhlfMiHfln© LqfInqHIn¢ ª« O 1
⇐⇒
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E 9 ,1+-.+-23EO ,+E+C3
E ()): )2 -F) - )20174 104 4)7@4 π O -+B )C3A
) 2+(. A O B C O +*0:A2 -F)()-.D 2)+17. ABC Ú£
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E ,+29 9)@ A O ? B C -++29)2-29)+ *.904 a O b c 2+4 a = ∠BOC O b = ∠COA ? c = ∠AOB + +,)C)1)AO +1 ∠C 2)+17.0 ABC , 9)@) C 09) 1 4)sC ,344O ,+E+C3
4 ()): 2+(. C .0-0A
4-3 C +.s+-2)D CB CA O + -+9,0C0)2 - 1+4 4)sC ,1+-.+-234 BOC AOC ?-27 π ; ,1+-.+-27O ,+E+C3
03 ()): )2 -F)O C 0 ; 2+(.0 -F)O C04)2017+ ,+29+,+1+s03 2+(.) C ?1+-.+-27 π ,))-).0)2 C CBC 0 CAC 0 O -++29)2-29)+O 9 2+(.0E B1 A1 +1 C90D 4)sC ,1+-.+-234 BOC AOC 09) 1)D+4 1 ∠B1OA1 1 ( −→ −−→ 1 ∠B2OA2 4)sC 9).2+04 − OB2 OA2 O ,+1 0A
4-3 : 9).2++9 −−→ −−→ ,+9++2+4 0 +1 π 9 ,1+-.+-2 -++29)2-29 - -+10-+B OB1 OA1 π 2 904 +)2034 ,+-20-290 ,1+-.+-2 π O 2+2 +1 09) 1 4)sC 9).2+04 N1 = [rC , rB ] N2 = [rC , rA] O +2++0174 -++29)2B -29)+ ,1+-.+-234 BOC AOC ).2+ N O +2++017D ,1+-.+-2 α O 0:90)2-3 +40174 9).2++4 2+D ,1+-.+-2 C
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C
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0
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B1
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⇐⇒
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