Интерьерное изделие

Не путать с Внутренним продуктом .

В математике внутренний продукт (также известный как внутренняя производная , внутреннее умножение , внутреннее умножение , внутренняя производная , оператор вставки или внутренний вывод ) представляет собой степени -1 (анти)вывод на внешней алгебре дифференциальных форм на гладком многообразии . Внутренний продукт, названный в противоположность внешнему продукту , не следует путать с внутренним продуктом . Продукт для интерьера $\iota _{X}\omega$ иногда пишется как $X\mathbin {\lrcorner } \omega .$

Определение

Внутренний продукт определяется как сжатие дифференциальной формы с векторным полем . Таким образом, если $X$ векторное поле на многообразии $M,$ затем

$$\iota _{X}:\Omega ^{p}(M)\to \Omega ^{p-1}(M)$$

это карта , которая отправляет $p$-форма $\omega$ к $(p-1)$-форма $\iota _{X}\omega$ определяется свойством, которое

$$(\iota _{X}\omega )\left(X_{1},\ldots ,X_{p-1}\right)=\omega \left(X,X_{1},\ldots ,X_{p-1}\right)$$

для любых векторных полей $X_{1},\ldots ,X_{p-1}.$

Внутреннее произведение — это единственный первообразный степени −1 на внешней алгебре такой, что на одноформах $\alpha$

$$\displaystyle \iota _{X}\alpha =\alpha (X)=\langle \alpha ,X\rangle ,$$

где $\langle \,\cdot ,\cdot \,\rangle$ это дуальное соединение между $\alpha$ и вектор $X.$ Явно, если $\beta$ это $p$-форма и $\gamma$ это $q$-форма, то

$$\iota _{X}(\beta \wedge \gamma )=\left(\iota _{X}\beta \right)\wedge \gamma +(-1)^{p}\beta \wedge \left(\iota _{X}\gamma \right).$$

Приведенное выше соотношение говорит о том, что продукт интерьера подчиняется градуированному правилу Лейбница . Операция, удовлетворяющая линейности и правилу Лейбница, называется выводом.

Свойства

Если в местных координатах $(x_{1},...,x_{n})$ векторное поле $X$ дан кем-то

$X=f_{1}{\frac {\partial }{\partial x_{1}}}+\cdots +f_{n}{\frac {\partial }{\partial x_{n}}}$

тогда внутреннее произведение определяется выражением

$$\iota _{X}(dx_{1}\wedge ...\wedge dx_{n})=\sum _{r=1}^{n}(-1)^{r-1}f_{r}dx_{1}\wedge ...\wedge {\widehat {dx_{r}}}\wedge ...\wedge dx_{n},$$

где $dx_{1}\wedge ...\wedge {\widehat {dx_{r}}}\wedge ...\wedge dx_{n}$ - это форма, полученная опусканием $dx_{r}$ от $dx_{1}\wedge ...\wedge dx_{n}$.

По антисимметрии форм,

$$\iota _{X}\iota _{Y}\omega =-\iota _{Y}\iota _{X}\omega ,$$

и так $\iota _{X}\circ \iota _{X}=0.$ Это можно сравнить с внешней производной $d,$ который имеет свойство $d\circ d=0.$

Внутреннее произведение связывает внешнюю производную и производную Ли дифференциальных форм формулой Картана (также известной как тождество Картана , формула гомотопии Картана или волшебная формула Картана ) :

$${\mathcal {L}}_{X}\omega =d(\iota _{X}\omega )+\iota _{X}d\omega =\left\{d,\iota _{X}\right\}\omega .$$

где антикоммутатор использовался . Это тождество определяет двойственность между внешними и внутренними производными. Тождество Картана важно в симплектической геометрии и общей теории относительности : см. карту моментов . Гомотопическая формула Картана названа в честь Эли Картана .

Внутреннее произведение относительно коммутатора двух векторных полей $X,$ $Y$ удовлетворяет тождеству

$$\iota _{[X,Y]}=\left[{\mathcal {L}}_{X},\iota _{Y}\right].$$

См. также

• Продукт Cap - Метод в алгебраической топологии
• Внутренний продукт – обобщение скалярного произведения; используется для определения гильбертовых пространств. Страницы, отображающие краткие описания целей перенаправления.
• Тензорное сжатие - операция в математике и физике

Ссылки

• Теодор Франкель, Геометрия физики: введение ; Издательство Кембриджского университета, 3-е изд. 2011 год
• Лоринг В. Ту, Введение в многообразия , 2e, Springer. 2011. дои : 10.1007/978-1-4419-7400-6