Lexikon der Mathematik: Weierstraß, Darstellungsformel von
eine Formel, mit der man durch Integration aus zwei holomorphen Funktionen f und g eine Minimalfläche in konformer Parametrisierung erhält.
Man setzt zunächst
Dann ist Z eine parametrisierte isotrope Kurve, d. h., eine komplexe Kurve, deren Tangentialvektor
Identifiziert man ℂ mit ℝ2, indem man die komplexe Zahl z = u + iv mit dem Punkt identifiziert, der die Koordinaten (u, v) hat, so ist der Realteil \({\Phi }_{f,g}(u,v)\) von Z(u + iv) eine Minimalfläche des ℝ3 in konformer Parametrisierung.
Die Zuordnung \((f,g)\to {\Phi }_{f,g}\) ist eine bijektive Abbildung auf die Menge aller Minimalflächen in konformer Parametrisierung \((u,v)\in {{\mathbb{R}}}^{2}\to ({x}_{1}(u,v),{x}_{2}(u,v),{x}_{3}(u,v),)\in {{\mathbb{R}}}^{3}\), die die Ungleichung
Eine Umkehrabbildung erhält man wie folgt: Da x1(u, v), x2(u, v), x3(u, v) harmonische Funktionen sind, existieren holomorphe Funktionen \({\varphi }_{1}(z),{\varphi }_{2}(z),{\varphi }_{3}(z)\) mit
Die erste Gaußsche Fundamentalform von Φf, g hat die Gestalt
Ist σ : ℝ2 → S2die inverse stereographische Projektion, so gilt \({\mathfrak{n}}(u,v)=\sigma \circ g(u,v)\).
Ein Beispiel, bei dem diese Formel, kombiniert mit einer ebenfalls nach K. Weierstraß benannten elliptischen Funktion, eine von Selbstdurchdringungen freie Minimalfläche im ℝ3 mit endlicher Totalkrümmung liefert, ist nach dem brasilianischen Mathematiker C. J. Costa benannt. Sie war nach der Ebene und dem Katenoid die dritte bekannt gewordene Minimalfläche derart einfacher Gestalt und wurde 1984 publiziert. Die isotrope Kurve Z(z) der Costa-Fläche ergibt sich mit der Darstellungformel (1) aus den Funktionen
Die in dieser Darstellung von ℘ auftretenden Konstanten g2 und g3 ergeben sich aus ω1 und ω2 als unendliche Summen
Die Weierstraßsche ζ-Funktion ist in analoger Weise durch
Schreiben wir zur Abkürzung S(z) = ζ(z, g2, g3) und P(z) = \(\wp \)(z, g2, g3), so sind die drei Komponenten Z1(z), Z2(z), Z3(z) von Z(z) die folgenden meromorphen Funktionen:
[1] Gray, A.: Modern Differential Geometry of Curves and Surfaces with Mathematica. CRC Press, New York Washington, D.C., 1998.
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