Кіріспе
Математикада Крофтон формуласы, Морган Крофтонның (1826–1915) құрметіне аталған (кейде Коши-Крофтон формуласы деп те аталады), – интегралды геометрияның классикалық нәтижесі. Ол қисықтың ұзындығы мен кездейсоқ түзудің онымен қиылысуының күтілетін саны арасындағы байланысты көрсетеді.
Сынақ эскизі
Крофтон формуласының екі жағы да қисықтардың тізбектелуі бойынша қосылады, сондықтан бір сызық сегменті үшін формуланы дәлелдеу жеткілікті. Оң жақ сызық сегментінің орналасуына тәуелді болмағандықтан, ол сегменттің ұзындығының функциясы болуы керек. Формула сызық сегменттерінің тізбектелуі бойынша қосылатынын ескере отырып, интеграл сызық сегментінің ұзындығына пропорционал тұрақты сан болуы керек. Қалғаны – 1/4 коэффициентін анықтау ғана, бұл γ бірлік шеңбер болғанда екі жақты есептеу арқылы оңай жасалады. Жалпыланған жағдайды дәлелдеу де дәл осылай жүргізіледі.
Кесилген қисықтар үшін Поинкаре формуласы
Евклидтік топ жазықтықта болсын. Оны , түрінде параметрлеуге болады, мұнда әрқайсысы белгілі бір түрлендіруді анықтайды: координата басынан қарсы сағат тілімен бұрылу, содан кейін аудару. Осылайша, ол өзінің әрекетіне қатысты инвариант болады, нәтижесінде жазықтықта кинематикалық өлшем алынады. Егер жазықтықтағы қарапайым (өзін-өзі қиылыстырмайтын) түзетуге болатын қисықтар берілсе, онда дәлелдеу жоғарыда көрсетілгендей жүргізіледі. Біріншіден, формуланың екі жағы да бойынша қосымша болады, демек формула белгісіз көбейту тұрақтысымен дұрыс. Содан кейін осы тұрақтыны ең қарапайым жағдайды пайдаланып нақты есептейміз: радиусы 1-ге тең екі шеңбер.
Given rectifiable simple (no self intersection) curves in the plane, then The proof is done similarly as above. First note that both sides of the formula are additive in , thus the formula is correct with an undetermined multiplicative constant. Then explicitly calculate this constant, using the simplest possible case: two circles of radius 1.
Басқа нысандар
Бағдарланған түзулер кеңістігі бағдарланбаған түзулер кеңістігінің екі есе жамылғысы болып табылады. Крофтон формуласы көбінесе соңғы кеңістіктегі сәйкес тығыздық тұрғысынан тұжырымдалады, онда сандық коэффициент 1/4 емес, 1/2 болып табылады. Дөңгелек қисықтардың көпшілігі кез келген түзуді екі рет немесе мүлдем қиыспайды, сондықтан дөңгелек қисықтар үшін бағытталмаған Крофтон формуласын сандық коэффициенттерсіз беруге болады: дөңгелек қисықты қиып өтетін түзулер жиынының өлшемі оның ұзындығына тең. Кинематикалық өлшемді тиісті түрде өзгерту арқылы, бірдей формула (бірдей көбейту тұрақтыларымен) гиперболалық және сфералық кеңістіктерге де қолданылады. Дәлелдің мәні шамамен бірдей. Крофтон формуласы кез келген Риманн бетіне немесе жалпы алғанда екі өлшемді Финслер манифольдына да жалпыланады; интеграл геодезиялықтар кеңістігіндегі табиғи өлшеммен есептеледі. Мысалы, Чернның кинематикалық формуласы сияқты, одан да жалпы формалар бар.