Mặt cực tiểu

Trong toán học, một bề mặt cực tiểu (cũng gọi là mặt cực tiểu, hay bề mặt tối thiểu, hay mặt tối thiểu) là một bề mặt tối thiểu cục bộ diện tích của nó. Điều này tương đương với độ cong trung bình bằng không.

== Định nghĩa ==
Các bề mặt cực tiểu có thể được xác định theo nhiều cách tương đương trong R. Lý thuyết mặt cực tiểu nằm trong phần giao nhau của một số ngành toán học, đặc biệt là hình học vi phân, phép tính biến phân, lý thuyết thế năng, giải tích phức và vật lý toán học.

Thuộc tính này là cục bộ: có thể tồn tại các bề mặt khác giúp giảm thiểu diện tích tốt hơn với cùng một ranh giới toàn cục.

Định nghĩa này tương tự với định nghĩa của các đường trắc địa.

Theo phương trình Young-Laplace, độ cong của màng xà phòng tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất giữa hai phía: nếu chênh lệch áp suất bằng 0, màng có độ cong trung bình bằng không. Bong bóng hình cầu "không phải" là bề mặt cực tiểu theo định nghĩa này: trong khi chúng tối thiểu tổng diện tích dưới một ràng buộc về thể tích trong, chúng có chênh lệch áp suất dương. Nói cách khác, chúng không tối thiểu diện tích cục bộ (dưới ràng buộc về ranh giới cục bộ). 

Một hệ quả trực tiếp của định nghĩa này là mọi điểm trên mặt cực tiểu là một điểm yên ngựa với các độ cong chính bằng nhau và ngược dấu.

Phương trình vi phân từng phần trong định nghĩa này ban đầu được tìm thấy vào năm 1762 bởi Lagrange, và Jean Baptiste Meusnier đã phát hiện ra vào năm 1776 rằng nó ngụ ý độ cong trung bình bằng 0.

== Ví dụ ==
Các ví dụ cổ điển của các bề mặt cực tiểu bao gồm:

- mặt phẳng
- catenoid
- helicoid

Các bề mặt từ thời kỳ hoàng kim của thế kỷ 19 bao gồm:

- Các bề mặt cực tiểu Schwarz: các bề mặt tuần hoàn ba lần lấp đầy R
- Mặt cực tiểu Riemann
- Mặt Enneper
- Mặt Henneberg
- Mặt cực tiểu Bour

Bề mặt hiện đại bao gồm:

- Gyroid: Một trong những bề mặt năm 1970 của Schoen, một bề mặt tuần hoàn ba lần được đặc biệt quan tâm trong cấu trúc tinh thể lỏng
- Họ các tháp yên ngựa: khái quát hóa bề mặt Scherk thứ hai
- Mặt cực tiểu Costa: Phản ví dụ cho một giả thuyết nổi tiếng. Được mô tả vào năm 1982 bởi Celso Costa và sau đó được tạo hình bởi Jim Hoffman. Jim Hoffman, David Hoffman và William Meek III sau đó mở rộng định nghĩa để tạo ra một họ các bề mặt với các đối xứng quay khác nhau.
- Họ các mặt Gerrstatter Chen, thêm tay cầm vào mặt Enneper.

== Xem thêm ==
- Độ cong
- Bong bóng xà phòng

== Ghi chú và tham khảo ==
- Trần Thị Nhã Trang, 2011, "Mặt cực tiểu và mặt cực tiểu diện tích trong không gian R3 với mật độ e mũ r2", Khóa luận tốt nghiệp

== Đọc thêm ==
- "(Introductory text for surfaces in "n"-dimensions, including "n"=3; requires strong calculus abilities but no knowledge of differential geometry.)"
- "(graphical introduction to minimal surfaces and soap films.)"
- "(Online journal with several published models of minimal surfaces)"
- "(Describes the discovery of Costa's surface)"
- "(A collection of minimal surfaces)"
- "(An collection of minimal surfaces with classical and modern examples)"
- "(An collection of minimal surfaces with classical and modern examples)"
- "(Review of minimal surface theory, in particularly boundary value problems. Contains extensive references to the literature.)"

== Liên kết ngoài ==
- 3D-XplorMath-J Homepage — Java program and applets for interactive mathematical visualisation
- Gallery of rotatable minimal surfaces
- WebGL-based Gallery of rotatable/zoomable minimal surfaces