Application de Gauss

L'application de Gauss définit une correspondance entre chaque point d'une courbe ou d'une surface et un point du cercle ou de la sphère unité.

En géométrie différentielle classique, l'application de Gauss est une application naturelle différentiable sur une surface de , à valeurs dans la sphère unité , et dont la différentielle permet d'accéder à la seconde forme fondamentale. Elle tient son nom du mathématicien allemand Carl Friedrich Gauss.

Application de GaussModifier

Soit   une surface orientée de classe   de  .

Pour   un point de  , il existe un unique vecteur normal unitaire   compatible avec l'orientation de  . L'application de Gauss est l'application de classe   :

 .

On dispose d'une identification naturelle entre le plan tangent à   en   et le plan tangent à la sphère   au point correspondant   :

 .

Endomorphisme de WeingartenModifier

La différentielle de l'application de Gauss, vue comme opérateur linéaire de  , est un opérateur symétrique (appelé opérateur de forme ou endomorphisme de Weingarten) dont la forme quadratique associée est la seconde forme fondamentale   de   en P.

De manière plus précise, pour tout vecteur tangent  , on a :

 .

Les valeurs propres de l'endomorphisme de Weingarten en un point donné de la surface sont les courbures principales de la surface en ce point, et les vecteurs propres engendrent les directions principales.