定义

几何性质

定理(芬切尔定理 法里-米尔诺定理)

定义

直观上，富勒氏曲线可看成空间质点运动的轨迹。曲线的更严格的定义是区间【α，b)】到E3中的映射r:【α,b)】→E3。有时也把这映射的像称为曲线。具体地说,设Oxyz是欧氏空间E3中的笛卡儿直角坐标系，r为曲线C上点的向径，于是有。上式称为曲线C的参数方程,t称为曲线C的参数,并且按照参数增加的方向自然地确定了曲线C的正向（图1）。曲线论中常讨论正则曲线,即其三个坐标函数x(t)，y(t)，z(t)的导数均连续且对任意t不同时为零的曲线。对于正则曲线,总可取其弧长s作为参数，它称为自然参数或弧长参数。弧长参数s用来定义，它表示曲线C从r(α)到r(t)之间的长度,以下还假定曲线C的坐标函数都具有三阶连续导数,即曲线是C3阶的。

富勒氏曲线的弧长s、曲率k(s)和挠率τ(s)是运动的不变量。反过来，曲线的曲率和挠率也完全决定了曲线的形态。具体地说，如果给定了两个连续函数k(s)>0和τ(s),s∈【α,b)】，则存在以k(s)和τ(s)分别为其曲率和挠率的曲线，并且这些曲线经过空间的一个运动可以互相叠合。

几何性质

以曲线的全部或确定的一段作为研究对象时，就得到曲线的整体的几何性质。设曲线C的参数方程为r=r(s)，s∈【α,b)】,s为弧长参数,若其始点和终点重合r(α)=r(b))，这时曲线是闭合的，称为闭曲线。若它在这点的切向量重合，即r┡(α)=r┡(b))，且自身不再相交,则称为简单闭曲线。对于正则闭曲线C,把它的切向量t(s)的始点放在原点，t(s)的终点轨迹是单位球面上的一条闭曲线，它称为曲线C的切线像或切线标形。C的切线像的长度为。

等式右方是闭曲线C的曲率k(s)沿C的积分，自然就称为曲线C的全曲率，以表示。正则闭曲线的全曲率等于其切线像的长度。

定理

关于正则闭曲线的全曲率的界限有下述二定理。

芬切尔定理

正则闭曲线C的全曲率≥2，且等号仅当C为平面凸闭曲线时成立。这定理给出了正则闭曲线的全曲率的下限，白正国将此定理推广到分段光滑的闭曲线。

法里-米尔诺定理

简单正则有结空间闭曲线（图5）的全曲率＞4。

闭曲线C的挠率τ(s)沿自身的积分