FURUHATA Hitoshi
Department of Mathematics
Hokkaido University

集中講義「極小曲面入門」

1.曲面を描く

とりあえず,講義で登場した曲面を Mathematica で描いて楽しみましょう.
下のコマンドをヒントにしてください.

gr11=ParametricPlot3D[{u,v,0}, {u,-2,2},{v,-2,2}]
u が -2 から 2 まで,v が -2 から 2 までの範囲で,平面 f(u,v):=(u,v,0) を描き, そのグラフに gr11 という名前をつける.

enneper[u_,v_] :={ 3 u + 3 u v^2 - u^3, -3 v - 3 u^2 v + v^3, 3 ( u^2 - v^2 )}
Enneper 曲面を与える写像を enneper[u,v] と定義する.
gr12=ParametricPlot3D[Evaluate[enneper[u,v]], {u,-2,2},{v,-2,2}]
enneper[u,v] のグラフを u が -2 から 2 まで,v が -2 から 2 までの範囲で描き, それに gr12 という名前をつける.

Options[ParametricPlot3D]
ParametricPlot3Dで指定できるオプションとそのデフォルト値を調べる.

ParametricPlot3D[Evaluate[enneper[u,v]], {u,-2,2},{v,-2,2}, ViewPoint -> {0.2, -2.4, 2.2}, PlotRange -> All]
描いた曲面を座標{0.2, -2.4, 2.2} から俯瞰する.

Show[{gr11, gr12}, ViewPoint -> {0, -2.4, 2.2}]
gr11 と gr12 を同時に描く.

Export["gr12.gif", gr12, ConversionOptions->{"Transparency"->GrayLevel[1]}]
gr12 を gif ファイルに保存する.ConversionOptions 以下は背景を透過色にする指定している.

thomsen[c_][u_,v_] :={ (1+c)^(-1)(u + c*(1-c^2)^(-1/2) Sin[(1-c^2)^(1/2)*u]*Cosh[(1-c^2)^(1/2)*v] ), (1+c)^(-1)(c*v + (1-c^2)^(-1/2) Cos[(1-c^2)^(1/2)*u]*Sinh[(1-c^2)^(1/2)*v] ), (1+c)^(-1)( Sin[(1-c^2)^(1/2)*u]*Sinh[(1-c^2)^(1/2)*v])}
ParametricPlot3D[Evaluate[thomsen[-0.2][u,v]], {u,-2,2},{v,-2,2}, PlotRange -> All]
パラメーターつきの曲面も同じように描ける.

この曲面が極小曲面かどうか確かめてみてください.

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古畑 仁

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