Courbe sphérique avec vitesse constante

Bonjour,

Je cherche des exemples non-triviaux de courbes sphériques (i.e. sur une sphère) avec vitesse constante. Si possible qui oscille comme une sinusoïde. Je ne connais rien à la théorie des courbes (courbure, repères de Frénet et tout ça).

Réponses

  • C'est quoi la vitesse d'une courbe ? Je connais la vitesse de parcours d'une courbe (vecteur ou norme de ce vecteur)
    Il ne faut pas respirer la compote, ça fait tousser.

    J'affirme péremptoirement que toute affirmation péremptoire est fausse
  • Saturne
    Modifié (March 2023)
    La norme de la dérivée.
    Ici il y a un exemple sympa mais je voudrais une courbe fermée : https://vision.unipv.it/AM/arclength.pdf  
  • En fait si j'ai bien compris, vitesse=1 revient à dire que la courbe est paramétrisée par sa longueur d'arc.
  • La norme de la dérivée dépend de la paramétrisation et pas uniquement de la courbe
    Il ne faut pas respirer la compote, ça fait tousser.

    J'affirme péremptoirement que toute affirmation péremptoire est fausse
  • Oui c'est exact, mais ça ne me dérange pas  :D
  • cf ma remarque précédente, il s'agit de paramétriser par la longueur d'arc
  • Positif
    Modifié (March 2023)
    Toute courbe avance à vitesse “constante” si on prend la paramétrisation normale.
    Mais si tu parles de “marcher tout droit” sur la sphère c’est facile : les géodésiques sont les grands cercles. 
    ---> I believe in Chuu-supremacyhttps://www.youtube.com/watch?v=BVVfMFS3mgc <---
  • Qu'est-ce que la paramétrisation normale ? Celle avec la longueur d'arc ? Eh non je ne veux pas un cercle. Le pdf que j'ai donné en lien fournit un exemple, mais la courbe n'est pas fermée.

    "Unit-speed curve" en anglais.
  • Math Coss
    Modifié (March 2023)
    Le changement de paramètre ne modifie pas l'image de la courbe : si on ne part pas d'un cercle, on n'aura pas un cercle après.
    Étant donnée une courbe $\gamma:[a,b]\to\R^3$ de classe $C^1$, on pose \[\ell(t)=\int_a^t\bigl\|\gamma'(u)\bigr\|\mathrm{d}u.\] C'est une fonction strictement croissante de $[a,b]$ sur un intervalle $[0,L]$ (sauf si la vitesse s'annule sur un intervalle, ce qu'on va exclure) et donc elle établit une bijection entre ces intervalles. On note $\varphi=\ell^{-1}$ la fonction réciproque et on introduit une « nouvelle » courbe paramétrée $\hat{\gamma}$ en posant, pour $s\in[0,L]$, \[\hat\gamma(s)=\gamma\bigl(\phi(s)\bigr).\] Alors $\hat\gamma$ a la même image que $\gamma$ (au paramétrage près, c'est la même courbe) et $\|\hat{\gamma}'\|=1$ sur $[0,L]$.
    Ainsi, si on veut suivre une route ou un chemin qui a été parcouru à vitesse variable par quelqu'un d'autre, on est libre de la ou le suivre à vitesse constante. En principe au moins (i.e. aux réalités du trafic près), on peut rouler sur une route avec le régulateur de vitesse enclenché quelle que soit la trajectoire de la route.
    Autrement dit, la contrainte que tu veux imposer ne dit rien sur la géométrie de ta courbe.
  • Bonjour, @Math Coss justement ta parenthèse (sauf si la vitesse s'annule sur un intervalle) impose une géométrie à la courbe et cette parenthèse est reliée à la contrainte vitesse constante. Disons que si la courbe "tourne trop" je ne pense pas qu'on puisse toujours la parcourir à vitesse constante.
  • Mais j'ai compris ça, c'est ce que je disais à propos de la paramétrisation "longueur d'arc". Jamais je n'ai songé à changer la courbe !
  • Le truc c'est que je veux la programmer, je souhaite éviter le calcul numérique de l'intégrale et de l'inverse. J'aurais dû préciser ça dès le début, désolé.
  • Tu pinailles. Pour @Saturne, il s'agit de trouver une courbe qui n'est pas un grand cercle : de là à tomber sur une courbe paramétrée dont la dérivée s'annule assez pour poser problème, il y a assez de marge pour à peu près tout ce qu'on peut dessiner avec un ordinateur.
    Bref, si tu veux, remplace « rien » par « presque rien en pratique ».
  • Au temps pour moi j'ai parlé trop vite. J'ai exagéré sur l'impact de la contrainte.
  • Saturne
    Modifié (July 2023)
    En fait, d'après ce blog, il n'existe qu'une famille de courbes fermées de vitesse 1 données par des formules élémentaires (et ces courbes ne sont pas sphériques):

  • L'auteur du blog ne dit pas qu'il n'existe pas d'autres courbes, mais qu'il n'en connait pas d'autres, ce qui est loin d'être équivalent !
  • Oui tu fais bien de me corriger :smiley:

    J'ai essayé de m'intéresser aux courbes dites élastiques mais je n'y ai pas compris grand chose. La courbature de ces courbes fait intervenir des fonctions elliptiques. Mais ce que je n'ai pas trouvé, c'est une paramétrisation explicite de ces courbes.
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