Euclidean surfaces : retrieve the Codazzi equation. 

in collaboration with I. Kogan. 

> coord_frame([x,y],[u],fr);
 

`frame name: fr` 

fr> LieAlg:=[[1,0,0],[0,1,0],[0,0,1],[-u[0,0],0,x],[0,-u[0,0],y],[-y,x,0]]:
LieAlg:=map( V-> v_zip(V,frameJetVariables(fr,0)[1..3],plus, vect), LieAlg);

 

(Typesetting:-mprintslash)([LieAlg := [D_x[``], D_y[``], D_u[[0, 0]][``], -u[0, 0]*D_x[``]+x*D_u[[0, 0]][``], -u[0, 0]*D_y[``]+y*D_u[[0, 0]][``], -y*D_x[``]+x*D_y[``]]], [[_VESSIOT([[vect, fr, []], [[...
(Typesetting:-mprintslash)([LieAlg := [D_x[``], D_y[``], D_u[[0, 0]][``], -u[0, 0]*D_x[``]+x*D_u[[0, 0]][``], -u[0, 0]*D_y[``]+y*D_u[[0, 0]][``], -y*D_x[``]+x*D_y[``]]], [[_VESSIOT([[vect, fr, []], [[...
 

fr > Section:=[x=0,y=0,u[0,0]=0,u[1,0]=0,u[0,1]=0,u[1,1]=0]: stair(Section);
 

Plot 

fr > C, Invariantizations :=dmf(LieAlg,Section, fr, [op(Section), u[2,0]=kappa1, u[0,2]=kappa2], com):
 

"Section :" 

[u[1, 1] = 0, u[0, 1] = 0, u[1, 0] = 0, u[0, 0] = 0, y = 0, x = 0] 

"Transversality condition :"   -u[2   0]+u[0   2]
"Invariantizations:"
 

x = 0, y = 0, u[0, 0] = 0, u[1, 0] = 0, u[0, 1] = 0, u[1, 1] = 0, u[2, 0] = kappa1, u[0, 2] = kappa2, u[3, 0] = y1, u[2, 1] = y2, u[1, 2] = y3, u[0, 3] = y4
x = 0, y = 0, u[0, 0] = 0, u[1, 0] = 0, u[0, 1] = 0, u[1, 1] = 0, u[2, 0] = kappa1, u[0, 2] = kappa2, u[3, 0] = y1, u[2, 1] = y2, u[1, 2] = y3, u[0, 3] = y4
 

"Commutation rules" 

[D1, D2] = u[2, 1]*D1/(-u[2, 0]+u[0, 2])+u[1, 2]*D2/(-u[2, 0]+u[0, 2]) 

"Syzygies" 

[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
[(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y4[1, 0]-y3[0, 0]*y2[0, 0]-y3[0, 0]*y4[0, 0]+y3[0, 1]*kappa1[0, 0]-y3[0, 1]*kappa2[0, 0], (-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*y3[1, 0]+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, ...
 

"Syzygies with attempt to eliminate the y's" 

y0[0, 0] = 1/(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0]) 

y4[0, 0] = kappa2[0, 1] 

y3[0, 0] = kappa2[1, 0] 

y2[0, 0] = kappa1[0, 1] 

y1[0, 0] = kappa1[1, 0] 

kappa2[2, 0] = (-2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2+kappa2[0, 0]^3*kappa1[0, 0]-kappa1[1, 0]*kappa2[1, 0]+2*kappa2[1, 0]^2+kappa1[0, 0]^3*kappa2[0, 0]+2*kappa1[0, 1]^2-kappa1[0, 1]*kappa2[0, 1]-kappa1[0,...
kappa2[2, 0] = (-2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2+kappa2[0, 0]^3*kappa1[0, 0]-kappa1[1, 0]*kappa2[1, 0]+2*kappa2[1, 0]^2+kappa1[0, 0]^3*kappa2[0, 0]+2*kappa1[0, 1]^2-kappa1[0, 1]*kappa2[0, 1]-kappa1[0,...
kappa2[2, 0] = (-2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2+kappa2[0, 0]^3*kappa1[0, 0]-kappa1[1, 0]*kappa2[1, 0]+2*kappa2[1, 0]^2+kappa1[0, 0]^3*kappa2[0, 0]+2*kappa1[0, 1]^2-kappa1[0, 1]*kappa2[0, 1]-kappa1[0,...
 

Recognize Codazzi equation in the differential syzygies ideal: 

fr > collect(equations(C[1])[-1], [kappa2[2,0],kappa1[0,2]]);
 

(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*kappa2[2, 0]+(kappa1[0, 0]-kappa2[0, 0])*kappa1[0, 2]-2*kappa2[1, 0]^2+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, 0]^3*kappa1[0, 0]+kappa1[1, 0]*kappa2[1, 0]-kappa1[0, 0]^3...
(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*kappa2[2, 0]+(kappa1[0, 0]-kappa2[0, 0])*kappa1[0, 2]-2*kappa2[1, 0]^2+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, 0]^3*kappa1[0, 0]+kappa1[1, 0]*kappa2[1, 0]-kappa1[0, 0]^3...
(-kappa1[0, 0]+kappa2[0, 0])*kappa2[2, 0]+(kappa1[0, 0]-kappa2[0, 0])*kappa1[0, 2]-2*kappa2[1, 0]^2+2*kappa2[0, 0]^2*kappa1[0, 0]^2-kappa2[0, 0]^3*kappa1[0, 0]+kappa1[1, 0]*kappa2[1, 0]-kappa1[0, 0]^3...