Kaarevuus

Matematiikassa kaarevuudella tarkoitetaan useita toisiinsa läheisesti liittyviä geometrisia käsitteitä. Intuitiivisesti kaarevuus merkitsee sitä, minkä verran käyrä poikkeaa suorasta tai pinta tasosta.

Käyrien osalta tyyppiesimerkkinä voidaan pitää ympyrää, jonka kaarevuus on sen säteen käänteisarvo. Ympyrän voidaan sanoa kaareutuvan sitä enemmän, mitä pienempi sen säde on, ja sen mukaisesti pienen ympyrän kaarevuus on suurempi. Differentioituvan käyrän kaarevuus tietyssä pisteessä on sama kuin sen ympyrän kaarevuus, joka tämän pisteen ympäristössä on lähimpänä ympyrää. Suoran viivan kaarevuus on nolla. Toisin kuin tangentti, joka on vektorisuure, käyrän kaarevuus pisteessä on tyypillisesti skalaarisuure, jonka voidaan ilmaista yhdellä reaaliluvulla.

Euklidiseen avaruuteen upotettujen pintojen (ja yleisemmin moniulotteisten monistojen) tapauksessa kaarevuuden käsite on monimutkaisempi ja riippuu suunnan valinnasta pinnalla tai monistolla. Tämä johtaa maksimikaarevuuden, minimikaarevuuden ja keskikaarevuuden käsitteisiin.

Kaksi- tai useampiulotteisten Riemannin monistojen kaarevuus voidaan määritellä sisäisesti, riippumatta laajemmasta euklidisesta avaruudesta, jossa monisto mahdollisesti sijaitsee. Kaarevuus voidaan määritellä monistoon piirrettyjen käyrien avulla ja se voidaan ilmaista lineaarialgebraa käyttäen Riemannin kaarevuustensorin avulla.