<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">21081</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2022.021081</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Frenet Curve Couples in Three Dimensional Lie Groups</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Frenet Curve Couples in Three Dimensional Lie Groups</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Frenet Curve Couples in Three Dimensional Lie Groups</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Okuyucu</surname><given-names>Osman Zeki</given-names></name><email>osman.okuyucu@bilecik.edu.tr</email>
</contrib>
<aff id="aff-1"><institution>Department of Mathematics, Faculty of Science and Arts, Bilecik &#x015E;eyh Edebali University</institution>, <addr-line>Bilecik</addr-line>, <country>Turkey</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Osman Zeki Okuyucu. Email: <email>osman.okuyucu@bilecik.edu.tr</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2022-07-25"><day>25</day>
<month>07</month>
<year>2022</year></pub-date>
<volume>133</volume>
<issue>3</issue>
<fpage>653</fpage>
<lpage>671</lpage>
<history>
<date date-type="received"><day>26</day><month>12</month><year>2021</year></date>
<date date-type="accepted"><day>28</day><month>3</month><year>2022</year></date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2022 Okuyucu</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Okuyucu</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_21081.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>In this study, we examine the possible relations between the Frenet planes of any given two curves in three dimensional Lie groups with left invariant metrics. We explain these possible relations in nine cases and then introduce the conditions that must be met to coincide with the planes of these curves in nine theorems.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Curves</kwd>
<kwd>lie groups</kwd>
<kwd>curvatures</kwd>
<kwd>Frenet plane</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1"><label>1</label><title>Introduction</title>
<p>The theory of curves has an important role in differential geometry studies. In the theory of curves, one of the interesting problems is to investigate the relations between two curves. The Frenet elements of the curves have an effective role in the solution of the problem.</p>
<p>For example, if the principal normal vectors coincide at the corresponding points of the curves <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the curve couple <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> is called the Bertrand curve couple in a three-dimensional Euclidean space [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. Similarly, if tangent vectors coincide, the curve couple <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> is called the involute-evolute curve couple. Also, if the normal vector of the curve <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincides with the bi-normal vector of the curve <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the curve couple <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> is called the Mannheim curve couple [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>].</p>
<p>In a three-dimensional Lie group <italic>G</italic> with a bi-invariant metric, &#x00C7;ift&#x00E7;i has defined general helices [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Also Okuyucu et al. have obtained slant helices and Bertrand curves in <italic>G</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]. G&#x00F6;k et al. have investigated Mannheim curves in <italic>G</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>]. Recently, Yampolsky et al. have examined helices in three dimensional Lie group <italic>G</italic>, with left-invariant metric [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. Also, many applications of curves theory are studied and still have been investigated in three dimensional Lie groups (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>], etc.).</p>
<p>Karaku&#x015F; et al. have examined the possibility of whether any Frenet plane of a given space curve in a three-dimensional Euclidean space is also any Frenet plane of another space curve in the same space [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>].</p>
<p>In this study, we examine the possible relations between the Frenet planes of given two curves in three dimensional Lie groups with left invariant metrics.</p>
</sec>
<sec id="s2"><label>2</label><title>Preliminaries</title>
<p>Let <italic>G</italic> be a three dimensional Lie group with left-invariant metric <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x27E8;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x27E9;</mml:mo></mml:math></inline-formula> and let <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">g</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the Lie algebra of <italic>G</italic> which consists of the all smooth vector fields of <italic>G</italic> invariant under left translation. There are two classes of three dimensional Lie groups:
<list list-type="order">
<list-item><p>If the group is unimodular, we have a (positively oriented) orthonormal frame of left-invariant vector fields <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, such that the brackets satisfy
<disp-formula id="ueqn-1">
<mml:math id="mml-ueqn-1" display="block"><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
</list></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are called structure constants. The constants
<disp-formula id="ueqn-2">
<mml:math id="mml-ueqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>are called connection coefficients.
<list list-type="simple">
<list-item><label>2.</label><p>If the group is nonunimodular, we have an othonormal frame <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, such that
<disp-formula id="ueqn-3">
<mml:math id="mml-ueqn-3" display="block"><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item>
</list></p>
<p>see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>].</p>
<p>Using the Koszul formula the covariant derivatives <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be found as in the following tables:</p>
<p><inline-graphic xlink:href="CMES_21081-inline-1.png"/></p>
<p>for unimodular and nonunimodular cases, respectively.</p>
<p>The cross-products of the vectors <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are defined by the following equalities:
<disp-formula id="ueqn-4">
<mml:math id="mml-ueqn-4" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>in three dimensional case. For unimodular and nonunimodular groups, we have <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and so
<disp-formula id="ueqn-5">
<mml:math id="mml-ueqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>for any vector field <italic>X</italic>, where <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a affine transformation as follows:
<disp-formula id="ueqn-6">
<mml:math id="mml-ueqn-6" display="block"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>for unimodular and nonunimodular cases, respectively (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]).</p>
<p>We have <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for both groups, and so
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>for any vector field <italic>X</italic>.</p>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> be an arc-lengthed curve on the group and <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the unit tangent vector field. For any vector field <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2218;</mml:mo><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, using the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where the vector field <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is dot-derivative of the vector field <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:math></inline-formula> along the curve <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the restriction of a left-invariant vector field to the curve <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> the <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]).</p>
<p>Let <italic>T</italic>, <italic>N</italic> and <italic>B</italic> be the vectors of the standard Frenet frame of the curve <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. We get the following equations with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">Eq. (2)</xref>:
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x2207;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Along the curve <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, we can define a new frame <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, which is called dot-Frenet Frame, by
<disp-formula id="ueqn-7">
<mml:math id="mml-ueqn-7" display="block"><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. By definition <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proposition 2.1.</bold> The dot-Frenet frame <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> satisfies dot-Frenet formulas, namely
<disp-formula id="ueqn-8">
<mml:math id="mml-ueqn-8" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The Frenet and the dot-Frenet frames are connected by
<disp-formula id="ueqn-9">
<mml:math id="mml-ueqn-9" display="block"><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the angle function (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]).</p>
<p><bold>Proposition 2.2.</bold> The transformation <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> can be given by
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>with respect to the Frenet frame <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Define a group-curvature <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and a group-torsion <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of a curve by
<disp-formula id="ueqn-10">
<mml:math id="mml-ueqn-10" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>respectively. As a consequence of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, the dot-curvature and the dot-torsion of a curve can be expressed in terms of the group-curvature <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, group-torsion <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of a curve, and angle function <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> by
<disp-formula id="ueqn-11">
<mml:math id="mml-ueqn-11" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>(see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]).</p>
</sec>
<sec id="s3"><label>3</label><title>Frenet Curve Couples in Three Dimensional Lie Groups</title>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be curves with arc-length parameter <italic>s</italic> and <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. We denote Frenet apparatus of the curves <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> with <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively. We know that <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> are the osculating plane, the normal plane and the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. And similarly, <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> are the osculating plane, the normal plane and the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively. Now we investigate the possible cases and the relations between the Frenet planes of any given two curves in three dimensional Lie groups with left invariant metrics in a step by step manner:</p>
<p><bold>Case 1:</bold> We assume that, osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-1"><label>Figure 1</label><caption><title>Osculating planes of the curves &#x03B6; and &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-1.png"/></fig>
<p>So we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>B</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">Eq. (6)</xref> with <italic>B</italic>, we get
<disp-formula id="ueqn-12">
<mml:math id="mml-ueqn-12" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">Eq. (7)</xref>, we can set
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is smooth angle function between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <italic>I</italic> and
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">Eqs. (9)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-13">
<mml:math id="mml-ueqn-13" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-14">
<mml:math id="mml-ueqn-14" display="block"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eq. (8)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eq. (11)</xref>, with <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-15">
<mml:math id="mml-ueqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.1.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The osculating planes of these curves coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that
<disp-formula id="ueqn-16">
<mml:math id="mml-ueqn-16" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="180pt" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="180pt" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="180pt" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="180pt" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 2:</bold> We assume that, osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Thus, we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">Eq. (14)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-2"><label>Figure 2</label><caption><title>Osculating plane of the curve &#x03B6; and normal plane of the curve &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-2.png"/></fig>
<p>We know that <italic>B</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref> with <italic>T</italic>, <italic>N</italic> and <italic>B</italic>, respectively, we get
<disp-formula id="ueqn-17">
<mml:math id="mml-ueqn-17" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have the equation <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If we calculate the dot-derivative of this equation with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eq. (16)</xref> with <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the smooth angle function between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. By using the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">Eqs. (17)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">(18)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-18">
<mml:math id="mml-ueqn-18" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>that is
<disp-formula id="ueqn-19">
<mml:math id="mml-ueqn-19" display="block"><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.2.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that:
<disp-formula id="ueqn-20">
<mml:math id="mml-ueqn-20" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 3:</bold> We assume that, osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-3"><label>Figure 3</label><caption><title>Osculating plane of the curve &#x03B6; and rectifying plane of the curve &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-3.png"/></fig>
<p>Thus, we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eq. (19)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>B</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref> with <italic>B</italic>, we get
<disp-formula id="ueqn-21">
<mml:math id="mml-ueqn-21" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref>, we can set
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is smooth angle function between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <italic>I</italic> and
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">Eqs. (23)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">(24)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-22">
<mml:math id="mml-ueqn-22" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-23">
<mml:math id="mml-ueqn-23" display="block"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">Eq. (22)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref>, with <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">Eqs. (26)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">(27)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-24">
<mml:math id="mml-ueqn-24" display="block"><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.3</bold>. Let <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that
<disp-formula id="ueqn-25">
<mml:math id="mml-ueqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 4:</bold> We assume that, normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-4"><label>Figure 4</label><caption><title>Normal plane of the curve &#x03B6; and osculating plane of the curve &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-4.png"/></fig>
<p>So we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>T</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">Eq. (29)</xref> with <italic>T</italic>, we get
<disp-formula id="ueqn-26">
<mml:math id="mml-ueqn-26" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi></mml:mrow><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref>, we can set
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is smooth angle function between <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>N</italic> on <italic>I</italic> and
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eqs. (32)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-27">
<mml:math id="mml-ueqn-27" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-28">
<mml:math id="mml-ueqn-28" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">Eq. (31)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="thickmathspace" /></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">Eq. (34)</xref>, with <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">Eqs. (35)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-29">
<mml:math id="mml-ueqn-29" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.4.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that
<disp-formula id="ueqn-30">
<mml:math id="mml-ueqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>N</italic> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 5:</bold> We assume that, normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-5"><label>Figure 5</label><caption><title>Normal planes of the curves &#x03B6; and &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-5.png"/></fig>
<p>Thus, we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">Eq. (37)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>T</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eq. (38)</xref> with <italic>T</italic>, <italic>N</italic> and <italic>B</italic>, respectively, we get
<disp-formula id="ueqn-31">
<mml:math id="mml-ueqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have the equation <inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If we calculate the dot-derivative of this equation with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">Eq. (39)</xref> with <inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the smooth angle function between <italic>N</italic> and <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. By using the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">Eqs. (40)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-32">
<mml:math id="mml-ueqn-32" display="block"><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>that is
<disp-formula id="ueqn-33">
<mml:math id="mml-ueqn-33" display="block"><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>This means that,
<disp-formula id="ueqn-34">
<mml:math id="mml-ueqn-34" display="block"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.5.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The normal planes of these curves coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that:
<disp-formula id="ueqn-35">
<mml:math id="mml-ueqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>N</italic> and <inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 6:</bold> We assume that, normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-6"><label>Figure 6</label><caption><title>Normal plane of the curve &#x03B6; and rectifying plane of the curve &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-6.png"/></fig>
<p>Thus, we have following relations between the curves <inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">Eq. (42)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>T</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-43">Eq. (43)</xref> with <italic>T</italic>, we get
<disp-formula id="ueqn-36">
<mml:math id="mml-ueqn-36" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">Eq. (44)</xref>, we can set
<disp-formula id="eqn-45"><label>(45)</label><mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is smooth angle function between <inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>N</italic> on <italic>I</italic> and
<disp-formula id="eqn-46"><label>(46)</label><mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-47"><label>(47)</label><mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-46">Eqs. (46)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-47">(47)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-37">
<mml:math id="mml-ueqn-37" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-38">
<mml:math id="mml-ueqn-38" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-45">Eq. (45)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-48"><label>(48)</label><mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-48">Eq. (48)</xref>, with <inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-49"><label>(49)</label><mml:math id="mml-eqn-49" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-50"><label>(50)</label><mml:math id="mml-eqn-50" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-49">Eqs. (49)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">(50)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-39">
<mml:math id="mml-ueqn-39" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.6.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that:
<disp-formula id="ueqn-40">
<mml:math id="mml-ueqn-40" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="20.3pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="20.2pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="20pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="20pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>N</italic> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-229"><mml:math id="mml-ieqn-229"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 7:</bold> We assume that, rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-230"><mml:math id="mml-ieqn-230"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-231"><mml:math id="mml-ieqn-231"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-232"><mml:math id="mml-ieqn-232"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-233"><mml:math id="mml-ieqn-233"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-234"><mml:math id="mml-ieqn-234"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-7"><label>Figure 7</label><caption><title>Rectifying plane of the curve &#x03B6; and osculating plane of the curve &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-7.png"/></fig>
<p>So we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-235"><mml:math id="mml-ieqn-235"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-236"><mml:math id="mml-ieqn-236"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-51"><label>(51)</label><mml:math id="mml-eqn-51" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-51">Eq. (51)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-52"><label>(52)</label><mml:math id="mml-eqn-52" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-237"><mml:math id="mml-ieqn-237"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>N</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-238"><mml:math id="mml-ieqn-238"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-239"><mml:math id="mml-ieqn-239"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-52">Eq. (52)</xref> with <italic>N</italic>, we get
<disp-formula id="ueqn-41">
<mml:math id="mml-ueqn-41" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have
<disp-formula id="eqn-53"><label>(53)</label><mml:math id="mml-eqn-53" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-53">Eq. (53)</xref>, we can set
<disp-formula id="eqn-54"><label>(54)</label><mml:math id="mml-eqn-54" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-240"><mml:math id="mml-ieqn-240"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is smooth function between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-241"><mml:math id="mml-ieqn-241"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <italic>I</italic> and
<disp-formula id="eqn-55"><label>(55)</label><mml:math id="mml-eqn-55" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-56"><label>(56)</label><mml:math id="mml-eqn-56" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-55">Eqs. (55)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-56">(56)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-42">
<mml:math id="mml-ueqn-42" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-43">
<mml:math id="mml-ueqn-43" display="block"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-54">Eq. (54)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-57"><label>(57)</label><mml:math id="mml-eqn-57" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-57">Eq. (57)</xref> with <inline-formula id="ieqn-242"><mml:math id="mml-ieqn-242"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-243"><mml:math id="mml-ieqn-243"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-58"><label>(58)</label><mml:math id="mml-eqn-58" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-59"><label>(59)</label><mml:math id="mml-eqn-59" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-58">Eqs. (58)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-59">(59)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-44">
<mml:math id="mml-ueqn-44" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.7.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-244"><mml:math id="mml-ieqn-244"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-245"><mml:math id="mml-ieqn-245"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-246"><mml:math id="mml-ieqn-246"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-247"><mml:math id="mml-ieqn-247"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-248"><mml:math id="mml-ieqn-248"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the osculating plane of the curve <inline-formula id="ieqn-249"><mml:math id="mml-ieqn-249"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that:
<disp-formula id="ueqn-45">
<mml:math id="mml-ueqn-45" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-250"><mml:math id="mml-ieqn-250"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-251"><mml:math id="mml-ieqn-251"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-252"><mml:math id="mml-ieqn-252"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-253"><mml:math id="mml-ieqn-253"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 8:</bold> We assume that, rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-254"><mml:math id="mml-ieqn-254"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-255"><mml:math id="mml-ieqn-255"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-256"><mml:math id="mml-ieqn-256"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-257"><mml:math id="mml-ieqn-257"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-258"><mml:math id="mml-ieqn-258"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-8"><label>Figure 8</label><caption><title>Rectifying plane of the curve &#x03B6; and normal plane of the curve &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-8.png"/></fig>
<p>Thus, we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-259"><mml:math id="mml-ieqn-259"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-260"><mml:math id="mml-ieqn-260"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-60"><label>(60)</label><mml:math id="mml-eqn-60" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-60">Eq. (60)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-61"><label>(61)</label><mml:math id="mml-eqn-61" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-261"><mml:math id="mml-ieqn-261"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>N</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-262"><mml:math id="mml-ieqn-262"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-263"><mml:math id="mml-ieqn-263"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-61">Eq. (61)</xref> with <italic>T</italic>, <italic>N</italic> and <italic>B</italic>, respectively, we get
<disp-formula id="ueqn-46">
<mml:math id="mml-ueqn-46" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have the equation <inline-formula id="ieqn-264"><mml:math id="mml-ieqn-264"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If we calculate the dot derivative of this equation with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-62"><label>(62)</label><mml:math id="mml-eqn-62" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-62">Eq. (62)</xref> with <inline-formula id="ieqn-265"><mml:math id="mml-ieqn-265"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-266"><mml:math id="mml-ieqn-266"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-63"><label>(63)</label><mml:math id="mml-eqn-63" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-64"><label>(64)</label><mml:math id="mml-eqn-64" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-267"><mml:math id="mml-ieqn-267"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the smooth angle function between the <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-268"><mml:math id="mml-ieqn-268"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-63">Eqs. (63)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-64">(64)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-47">
<mml:math id="mml-ueqn-47" display="block"><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>that is
<disp-formula id="ueqn-48">
<mml:math id="mml-ueqn-48" display="block"><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.8.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-269"><mml:math id="mml-ieqn-269"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-270"><mml:math id="mml-ieqn-270"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-271"><mml:math id="mml-ieqn-271"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-272"><mml:math id="mml-ieqn-272"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-273"><mml:math id="mml-ieqn-273"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the normal plane of the curve <inline-formula id="ieqn-274"><mml:math id="mml-ieqn-274"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula> coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that
<disp-formula id="ueqn-49">
<mml:math id="mml-ueqn-49" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="7pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="7pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="7pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="7pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-275"><mml:math id="mml-ieqn-275"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-276"><mml:math id="mml-ieqn-276"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-277"><mml:math id="mml-ieqn-277"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-1000"><mml:math id="mml-ieqn-1000"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Case 9:</bold> We assume that, rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-278"><mml:math id="mml-ieqn-278"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the rectifying plane of the curve <inline-formula id="ieqn-279"><mml:math id="mml-ieqn-279"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is <inline-formula id="ieqn-280"><mml:math id="mml-ieqn-280"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. As in <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref>, this relationship exists at the corresponding points of along the curves <inline-formula id="ieqn-281"><mml:math id="mml-ieqn-281"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-282"><mml:math id="mml-ieqn-282"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-9"><label>Figure 9</label><caption><title>Rectifying planes of the curves &#x03B6; and &#x03B7;</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="CMES_21081-fig-9.png"/></fig>
<p>Thus, we have following relation between the curves <inline-formula id="ieqn-283"><mml:math id="mml-ieqn-283"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-284"><mml:math id="mml-ieqn-284"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-65"><label>(65)</label><mml:math id="mml-eqn-65" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>a</italic> and <italic>b</italic> are real-valued non-zero functions of <italic>s</italic>.</p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-65">Eq. (65)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-66"><label>(66)</label><mml:math id="mml-eqn-66" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-285"><mml:math id="mml-ieqn-285"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>We know that <italic>N</italic> is parallel to <inline-formula id="ieqn-286"><mml:math id="mml-ieqn-286"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula id="ieqn-287"><mml:math id="mml-ieqn-287"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x22A5;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-66">Eq. (66)</xref> with <italic>N</italic>, we get
<disp-formula id="ueqn-50">
<mml:math id="mml-ueqn-50" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>And so, we have
<disp-formula id="eqn-67"><label>(67)</label><mml:math id="mml-eqn-67" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-67">Eq. (67)</xref>, we can set
<disp-formula id="eqn-68"><label>(68)</label><mml:math id="mml-eqn-68" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-288"><mml:math id="mml-ieqn-288"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is smooth angle function between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-289"><mml:math id="mml-ieqn-289"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <italic>I</italic> and
<disp-formula id="eqn-69"><label>(69)</label><mml:math id="mml-eqn-69" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-70"><label>(70)</label><mml:math id="mml-eqn-70" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-69">Eqs. (69)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-70">(70)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-51">
<mml:math id="mml-ueqn-51" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-52">
<mml:math id="mml-ueqn-52" display="block"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Calculating the dot-derivative of the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-68">Eq. (68)</xref> with the help of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eqs. (3)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we get
<disp-formula id="eqn-71"><label>(71)</label><mml:math id="mml-eqn-71" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>If we multiply the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-71">Eq. (71)</xref> with <inline-formula id="ieqn-290"><mml:math id="mml-ieqn-290"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-291"><mml:math id="mml-ieqn-291"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="eqn-72"><label>(72)</label><mml:math id="mml-eqn-72" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-73"><label>(73)</label><mml:math id="mml-eqn-73" display="block"><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-72">Eqs. (72)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-73">(73)</xref>, we obtain
<disp-formula id="ueqn-53">
<mml:math id="mml-ueqn-53" display="block"><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus we introduce the following theorem:</p>
<p><bold>Theorem 3.9.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-292"><mml:math id="mml-ieqn-292"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-293"><mml:math id="mml-ieqn-293"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:math></inline-formula> be two arc-length parametrized curves with the Frenet apparatus <inline-formula id="ieqn-294"><mml:math id="mml-ieqn-294"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-295"><mml:math id="mml-ieqn-295"><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math></inline-formula>, respectively, in three dimensional Lie group <italic>G</italic> with left-invariant metric. The rectifying planes of these curves coincide if and only if there exist real valued non-zero functions <italic>a</italic> and <italic>b</italic> on <italic>I</italic>, such that
<disp-formula id="ueqn-54">
<mml:math id="mml-ueqn-54" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03F0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>cot</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="15pc" /><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-296"><mml:math id="mml-ieqn-296"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the angle between <italic>T</italic> and <inline-formula id="ieqn-297"><mml:math id="mml-ieqn-297"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the corresponding points of <inline-formula id="ieqn-298"><mml:math id="mml-ieqn-298"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-1001"><mml:math id="mml-ieqn-1001"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4"><label>4</label><title>Conclusions</title>
<p>It is well known that every smooth curves have a moving Frenet frame. This paper examines the relations between Frenet planes of two smooth curves in three dimensional Lie groups with left-invariant metric. There are nine possible relations that can occur. For each cases, we give conditions by nine theorems as above. These results are generalizations for relations between Frenet planes of two curves in three dimensional Euclidean spaces. By the paper's results, one will be able to investigate of special curve couples in three-dimensional Lie groups with left-invariant metric and correlate their results.</p>
</sec>
</body>
<back>
<fn-group>
<fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> The author received no specific funding for this study.</p></fn>
<fn fn-type="conflict"><p><bold>Conflicts of Interest:</bold> The author declares that he has no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></fn>
</fn-group>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bertrand</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>1850</year>). <article-title>M&#x00E9;moire sur la th&#x00E9;orie des courbes &#x00E0; double courbure</article-title>. <source>Journal de Math&#x00E9;matiques Pures et Appliqu&#x00E9;es</source><italic>,</italic> <volume>15</volume><italic>,</italic> <fpage>332</fpage>&#x2013;<lpage>350</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Matsuda</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yorozu</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Notes on bertrand curves</article-title>. <source>Yokohama Mathematical Journal</source><italic>,</italic> <volume>50</volume><italic>,</italic> <fpage>41</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Mannheim partner curves in 3-Euclidean space</article-title>. <source>Mathematics in Practice and Theory</source><italic>,</italic> <volume>37</volume><italic>,</italic> <fpage>141</fpage>&#x2013;<lpage>143</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>&#x00C7;ift&#x00E7;i</surname>, <given-names>U.</given-names></string-name></person-group> (<year>2009</year>). <article-title>A generalization of lancert&#x2019;s theorem</article-title>. <source>Journal of Geometry and Physics</source><italic>,</italic> <volume>59</volume><italic>,</italic> <fpage>1597</fpage>&#x2013;<lpage>1603</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.geomphys.2009.07.016</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Okuyucu</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>G&#x00F6;k</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yayl&#x0131;</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ekmekci</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Slant helices in three dimensional Lie groups</article-title>. <source>Applied Mathematics and Computation</source><italic>,</italic> <volume>221</volume><italic>,</italic> <fpage>672</fpage>&#x2013;<lpage>683</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.amc.2013.07.008</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Okuyucu</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>G&#x00F6;k</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yayl&#x0131;</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ekmekci</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Bertrand curves in three dimensional Lie groups</article-title>. <source>Miskolc Mathematical Notes</source><italic>,</italic> <volume>17</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>999</fpage>&#x2013;<lpage>1010</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.18514/MMN.2017.1314</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>G&#x00F6;k</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Okuyucu</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ekmekci</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yayl&#x0131;</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>On mannheim partner curves in three dimensional Lie groups</article-title>. <source>Miskolc Mathematical Notes</source><italic>,</italic> <volume>15</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>467</fpage>&#x2013;<lpage>479</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.18514/MMN.2014.682</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yampolsky</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Opariy</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Generalized helices in three-dimensional Lie groups</article-title>. <source>Turkish Journal of Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>43</volume><italic>,</italic> <fpage>1447</fpage>&#x2013;<lpage>1455</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3906/mat-1806-33</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>K&#x0131;z&#x0131;ltu&#x011F;</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>&#x00D6;nder</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Associated curves of frenet curves in three dimensional compact Lie group</article-title>. <source>Miskolc Mathematical Notes</source><italic>,</italic> <volume>16</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>953</fpage>&#x2013;<lpage>964</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.18514/mmn</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>&#x00C7;akmak</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>New type direction curves in 3-dimensional compact Lie group</article-title>. <source>Symmetry</source><italic>,</italic> <volume>11</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>387</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/sym11030387</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yoon</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Y&#x00FC;zba&#x015F;&#x0131;</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A generalization for surfaces using a line of curvature in Lie group</article-title>. <source>Hacettepe Journal of Mathematics and Statistics</source><italic>,</italic> <volume>50</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>444</fpage>&#x2013;<lpage>452</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.15672/hujms.664764</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bozkurt</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>G&#x00F6;k</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Okuyucu</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ekmekci</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Characterizations of rectifying, normal and osculating curves in three dimensional compact Lie groups</article-title>. <source>Life Science Journal</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>819</fpage>&#x2013;<lpage>823</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.7537/marslsj100313.123</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Karaku&#x015F;</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>&#x0130;larslan</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yayl&#x0131;</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>A new approach for characterization of curve couples in Euclidean 3-space</article-title>. <source>Honam Mathematical Journal</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>113</fpage>&#x2013;<lpage>129</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.5831/HMJ.2014.36.1.113</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Milnor</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>1976</year>). <article-title>Curvatures of left invariant metrics on Lie groups</article-title>. <source>Advances in Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>21</volume><italic>,</italic> <fpage>293</fpage>&#x2013;<lpage>329</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0001-8708(76)80002-3</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>