ÖABT Matematik Diferansiyel Geometri rehberi: eğrilik, burulma ve Frenet çatısı
ÖABT Matematik diferansiyel geometri: parametrik eğri, yay uzunluğu, eğrilik ve burulma formülleri, Frenet çatısı ve helis; çözümlü örneklerle.

Eğri sorularının çoğu iki formüle dayanır: eğrilik için hız ile ivmenin vektörel çarpımı, burulma için buna üçüncü türevin eklenmesi. Formülü doğru kurup paydadaki kuvveti unutmazsan soru birkaç satırda biter. Konu Geometri başlığı altında çalışılır; vektörel çarpım ve uzayda doğru için Analitik Geometri rehberine bakabilirsin.
Kaynak: ÖSYM, 2026-MEB-AGS Başvuru Kılavuzu, Tablo-1. İlköğretim Matematik'te Geometri %24'tür (~12 soru).
1. Parametrik eğri ve yay uzunluğu
- Hız ve sürat: r(t) eğrisinde hız vektörü r′(t), sürat ‖r′(t)‖.
- Yay uzunluğu: a ≤ t ≤ b için s = ∫ ‖r′(t)‖ dt. ‖r′‖ = 1 ise eğri yay uzunluğuyla parametrelenmiştir.
- Birim teğet: T = r′ / ‖r′‖.
2. Eğrilik
- Formül: κ = ‖r′ × r″‖ / ‖r′‖³. Düzlem eğrisi y = f(x) için κ = |f″| / (1 + f′²)3/2.
- Eğrilik yarıçapı: R = 1/κ; eğriye o noktada en iyi uyan (oskülatör) çemberin yarıçapıdır.
- Doğru ve çember: Doğruda κ = 0, yarıçapı a olan çemberde κ = 1/a.
Örnek 1. r(t) = (t, t², 0) eğrisinin t = 1 noktasındaki eğriliği kaçtır?
- 2/5
- 2√5/25
- 2√5/5
- 1/2
- 2
Çözümü göster
- Türevlerr′ = (1, 2t, 0), r″ = (0, 2, 0)
- Vektörel çarpımr′ × r″ = (0, 0, 2) ⇒ ‖r′ × r″‖ = 2
- Süratt = 1'de ‖r′‖ = √5 ⇒ ‖r′‖³ = 5√5
- Sonuçκ = 2 / (5√5) = 2√5/25
Cevap: B. Tipik hatalar: paydada küp yerine sürati almak (C: 2/√5), ‖r″‖/‖r′‖² yazmak (A), t = 0’da hesaplamak (E).
3. Burulma ve Frenet çatısı
- Frenet çatısı: T (teğet), N (asli normal), B = T × N (binormal). N, T′ yönündedir.
- Burulma: τ = (r′ × r″) · r‴ / ‖r′ × r″‖². Düzlem eğrisinde τ = 0.
- Helis: r(t) = (a cos t, a sin t, bt) için κ = a/(a² + b²), τ = b/(a² + b²); ikisi de sabittir.
Örnek 2. r(t) = (3 cos t, 3 sin t, 4t) helisinin burulması kaçtır?
- 3/25
- 4/5
- 3/5
- 4/25
- 1/4
Çözümü göster
- Türevlerr′ = (−3 sin t, 3 cos t, 4), r″ = (−3 cos t, −3 sin t, 0), r‴ = (3 sin t, −3 cos t, 0)
- Vektörel çarpımr′ × r″ = (12 sin t, −12 cos t, 9) ⇒ ‖r′ × r″‖² = 144 + 81 = 225
- Karma çarpım(r′ × r″) · r‴ = 36 sin²t + 36 cos²t = 36
- Sonuçτ = 36/225 = 4/25
Cevap: D. Tipik hatalar: eğriliği vermek (A: κ = 3/25), b/√(a² + b²) yazmak (B), a ile b’yi karıştırmak (C).
| Sık hata | Doğrusu |
|---|---|
| κ = ‖r′ × r″‖ / ‖r′‖ | Paydada ‖r′‖³ vardır |
| Burulmada payda ‖r′ × r″‖ | Payda ‖r′ × r″‖² |
| Helisin eğriliği 1/a | κ = a/(a² + b²); b = 0 ise 1/a olur |
Çalışma önerisi
Helis ve çemberin κ, τ değerlerini formülden bir kez kendin türet; sınavda bunları doğrudan kullanırsın. Ücretsiz mini deneme ile kendini dene; netini puan hesaplama aracında görebilir, ÖABT Matematik denemelerimizde bu soru tiplerini gerçek sınav süresinde çözebilirsin. Türev ve integral tekrarı için Analiz rehberi işine yarar.
Kaynak: ÖSYM, 2026-MEB-AGS Başvuru Kılavuzu, Tablo-1 (konu ağırlıkları). Örneklerin cevapları SymPy ile doğrulanmıştır.