Hola:
Supongamos que $\alpha$ es una curva cerrada simple regular suave en $\mathbb{R}^2$ que satisface
$\kappa + \dfrac{\alpha\cdot N}{2} = 0$,
donde $N$ representa al vector normal. Debo demostrar que $\alpha$ es un círculo de radio $\sqrt{2}$.
Podemos suponer que está parametrizada por longitud de arco porque la curvatura y el vector normal no dependen de la parametrización.
Una primera idea es despejar
$\kappa = -\dfrac{\alpha\cdot N}{2}$
y derivar para obtener
$\kappa'(t) = -\dfrac{\alpha'\bullet N + \alpha\bullet N'}{2} = \dfrac{\kappa \alpha\bullet\alpha'}{2}$,
de donde podemos tener
$\dfrac{\kappa'}{\kappa} = \dfrac{d}{dt}\dfrac{|\alpha|^2}{4}$
al menos donde la curvatura no se anule e integrando
$\kappa(t) = C\exp\left(|\alpha|^2\right)$.
Pero no tengo idea como esto me ayuda a demostrar que $\kappa$ es constante o bien que $|\alpha|^2$ es constante.
Por otra parte, podemos considerar la ecuación $F(t) = |\alpha(t)|^2$ y tratar de demostrar que su derivada es cero. Derivando esta ecuación obtenemos que
$G(t) = F'(t) = 2\alpha\bullet\alpha'$
y derivando de nuevo tenemos
$G'(t) = 2 + 2 \alpha\bullet\alpha'' = 2 + 2\kappa (\alpha\bullet N) = 2 - 4\kappa^2$
La última igualdad es usando la hipótesis. Es decir que
$G'(t) + 4\kappa^2 = 2$,
o cual se ve muy bien si puedo demostrar que $G'(t) = 0$ pero no se como (además, de allí sale que la curvatura es $\dfrac{1}{\sqrt{2}}$ que me da el radio deseado). No se qué más hacerle, no se me ha ocurrido nada nuevo. ¿Alguna sugerencia de cómo acabar?