In geometria riemanniana de mult mai incolo sunt multe lucruri "canonice", adica luate "asa cum este natura lucrurilor". Incerc sa le explic pe exemplul cercului, care este "o varietate de dimensiune unu in planul real, care este o varietate (afina) de dimensiune doi"...
In plan avem cu totii notiunea de lungime.
E clar ca segmentul [0,1] de pe "linia reala" (cu metrica canonica) "are" lungimea unu.
E clar ca segmenul de la (0,0) la (1,0) din planul real are de asemenea lungimea unu.
Dar ce lungime are "cercul", varietatea diferentiala de dimensiune unu definita de ecuatia xx + yy = 1 in planul real de coordonate (x,y). Sper ca e clar ca lucrurile stau mai complicat.
La nivel de clasa a XI-a se da ca dogma formula lungimii curbei formata de graficul unei functii (regulate destul), functie definita pe segmentul [a,b] cu valori in IR. Dogma se clarifica la facultate cand se definesc astfel de lucruri (mai mult sau mai putin dogmatic de asemenea), in esenta avem de-a face cu "marimi independente de o parametrizare anume".
De exemplu, putem parametriza o bucata de cerc prin
(-1,1) -> IR
x -> ( x, + radical( 1-xx ) )
dar e clar ca nu "ne miscam cu viteza constanta pe cerc", doar umbra pe axa Ox se misca constant.
Apare necesitatea de a parametriza astfel de curbe "uniform", pentru fizicieni anume cu "viteza constanta depinzand de parametrul de timp t sa zicem", si anume cu viteza de 1 (m/s).
De aceea, cel mai bun mod de a ne plimba pe cerc, incepand cu (1,0) in sensul (ne)canonic al orientarii cercului, anume cel invers trigonometric, este cel in care ne miscam uniform, sincron cu functia care da "lungimea arcului".
Intamplator, aceasta functie de parcurgere este exact functia
t -> ( cos(t) , sin(t) ) ~ cos(t) + i sin(t) = exp(it) ,
iar proprietatile functiilor sin, cos, exp ne ajuta deseori, de exemplu daca facem geometrie sau astronomie sau design.
Mai departe, deoarece miscarea "uniforma" pe cerc este "sincrona" cu miscarea radiala a unui ac de radar in jurul originii, nu putem sa rezistam tentatiei de a defini masura de unghiuri in directa conformitate cu miscarea sincrona pe cercul unitate. Este o conventie, sa presupunem ca in jurul unui punct, unghiul "complet" are masura de 2 pi "radiani, in orice caz mai buna decat cea cu 360 de "grade", daca vrem sa avem o transpunere imediata a formulelor de o estetica inegalabila:
care din pacate nu pot fi prezentate pe clasa a VII-a sau a IX-a, deoarece avem nevoie de convergenta unui sir (in numere complexe)...
Pe a XI-a s-ar putea crea un mic efort didactic, dar sunt ataaaaaaaaaaatea manuale de rescris...