Полугеодезические координаты
Полугеодези́ческие координа́ты (геодезические нормальные координаты), координаты в -мерном римановом пространстве, характеризующиеся тем, что координатные линии, соответствующие , являются геодезическими линиями, на которых играет роль нормального параметра, а координатные поверхности – ортогональны этим геодезическим. В полугеодезических координатах квадрат линейного элемента имеет вид
Полугеодезические координаты можно ввести в достаточно малой окрестности любой точки произвольного риманова пространства. В двумерных римановых пространствах в ряде случаев (например, для регулярных поверхностей строго отрицательной кривизны) возможно введение полугеодезических координат в целом.
В двумерном случае квадрат линейного элемента в полугеодезических координатах принято записывать в виде
Полная (гауссова) кривизна может быть найдена по формуле:
При изучении двумерных римановых многообразий знакоопределённой кривизны важную роль играют специальные полугеодезические координаты – геодезические полярные координаты . В этом случае все координатные геодезические линии пересекаются в одной точке (полюсе), а является углом между координатными линиями и . Линия называется геодезической окружностью. Квадрат линейного элемента в окрестности полюса в геодезических полярных координатах имеет вид
где – полная (гауссова) кривизна в точке , – производная от по в точке в направлении геодезической , – такая же производная в направлении геодезической .
При определении полугеодезических координат в псевдоримановом пространстве часто требуется, чтобы геодезические, соответствующие , не были изотропными. В этом случае квадрат линейного элемента имеет вид
(знак или выбирается в зависимости от знака квадрата интервала касательного вектора к линии ).