第一基本形式

在微分几何中,第一基本形式(first fundamental form)是三维欧几里得空间中一个曲面的切空间中内积,由 R3 中标准点积诱导。它使得曲面的曲率和度量性质(比如长度与面积)可与环绕空间一致地计算。第一基本形式用罗马数字 I 表示:

!mathrm{I}(v,w)= langle v,w rangle.

设 X(u, v) 是一个参数曲面,则两个切向量的内积为

begin{align}

& {} quad mathrm{I}(aX_u+bX_v,cX_u+dX_v) \

& = ac langle X_u,X_u rangle + (ad+bc) langle X_u,X_v rangle + bd langle X_v,X_v rangle \

& = Eac + F(ad+bc) + Gbd

end{align}

这里 E, F,与 G 是第一基本形式的系数。

第一基本形式可以表示为一个对称矩阵