~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Arc.Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Номер скриншота №:
✰ 2FA9A5222D7CB2E0721EB9E209C85A5E__1717227900 ✰
Заголовок документа оригинал.:
✰ Distribution (differential geometry) - Wikipedia ✰
Заголовок документа перевод.:
✰ Распределение (дифференциальная геометрия) — Википедия ✰
Снимок документа находящегося по адресу (URL):
✰ https://en.wikipedia.org/wiki/Distribution_(differential_geometry) ✰
Адрес хранения снимка оригинал (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/2f/5e/2fa9a5222d7cb2e0721eb9e209c85a5e.html ✰
Адрес хранения снимка перевод (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/2f/5e/2fa9a5222d7cb2e0721eb9e209c85a5e__translat.html ✰
Дата и время сохранения документа:
✰ 11.06.2024 07:41:10 (GMT+3, MSK) ✰
Дата и время изменения документа (по данным источника):
✰ 1 June 2024, at 10:45 (UTC). ✰ 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Сервисы Ask3.ru: 
 Архив документов (Снимки документов, в формате HTML, PDF, PNG - подписанные ЭЦП, доказывающие существование документа в момент подписи. Перевод сохраненных документов на русский язык.)https://arc.ask3.ruОтветы на вопросы (Сервис ответов на вопросы, в основном, научной направленности)https://ask3.ru/answer2questionТоварный сопоставитель (Сервис сравнения и выбора товаров) ✰✰
✰ https://ask3.ru/product2collationПартнерыhttps://comrades.ask3.ru


Совет. Чтобы искать на странице, нажмите Ctrl+F или ⌘-F (для MacOS) и введите запрос в поле поиска.
Arc.Ask3.ru: далее начало оригинального документа

Распределение (дифференциальная геометрия) — Википедия Jump to content

Распределение (дифференциальная геометрия)

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

В дифференциальной геометрии , дисциплине в математике , распределении на многообразии. это задание векторных подпространств, удовлетворяющих определенным свойствам. В наиболее распространенных ситуациях распределение должно быть векторным подрасслоением касательного расслоения. .

Распределения, удовлетворяющие дополнительному условию интегрируемости, приводят к слоениям , т.е. разбиениям многообразия на меньшие подмногообразия. Эти понятия имеют несколько приложений во многих областях математики, включая интегрируемые системы , геометрию Пуассона , некоммутативную геометрию , субриманову геометрию , дифференциальную топологию .

Несмотря на то, что у них одно и то же имя, дистрибутивы, представленные в этой статье, не имеют ничего общего с дистрибутивами в смысле анализа.

Определение [ править ]

Позволять быть гладким многообразием; распределение (гладкое) назначается в любую точку векторное подпространство плавным образом. Точнее, состоит из коллекции векторных подпространств со следующим свойством. Вокруг любого существует район и коллекция векторных полей такое, что для любой точки , охватывать

Набор гладких векторных полей также называется локальным базисом . Они не обязательно должны быть линейно независимыми в каждой точке и поэтому формально не являются базисом векторного пространства в каждой точке; таким образом, термин «локальная генераторная установка» может быть более подходящим. Обозначения используется для обозначения как присвоения и подмножество .

Регулярные раздачи [ править ]

Учитывая целое число , плавное распределение на называется регулярным ранга если все подпространства иметь одинаковую размерность. На локальном уровне это означает, что каждый локальный базис задается выражением линейно независимые векторные поля.

Более компактно, регулярное распределение представляет собой векторное подрасслоение. ранга (на самом деле это наиболее часто используемое определение). Ранг распространение иногда называют -плоское распределение, и когда , говорят о гиперплоских распределениях.

дистрибутивов классы Специальные

Если не указано иное, под «распределением» мы подразумеваем гладкое регулярное распределение (в смысле, объясненном выше).

Инволютивные распределения

Учитывая распределение , его сечения состоят из векторных полей на образуя векторное подпространство пространства всех векторных полей на . (Обозначение: это пространство сечений ) Распределение называется инволютивным , если также является подалгеброй Ли : другими словами, для любых двух векторных полей , скобка Лия принадлежит .

Локально это условие означает, что для каждой точки существует локальная база распределения в окрестностях г. такой, что для всех , скобка Лия находится в промежутке , то есть представляет собой линейную комбинацию

Инволютивные распределения являются фундаментальным компонентом изучения интегрируемых систем . Близкая идея возникает в гамильтоновой механике : две функции и на симплектическом многообразии называются взаимно инволюционными, если их скобка Пуассона обращается в нуль.

Интегрируемые слоения распределения и

Целочисленное многообразие ранга распределение является подмногообразием размера такой, что для каждого . Распределение называется интегрируемым , если через любую точку существует целое многообразие. Базовые пространства расслоения являются, таким образом, непересекающимися, максимальными , связными целочисленными многообразиями, также называемыми листьями ; то есть, определяет n- слоение мерное .

Локально интегрируемость означает, что для каждой точки существует локальная карта такой, что для каждого , космос натянут координатными векторами . Другими словами, каждая точка допускает карту слоения, т. е. распределение касается листьев слоения. Более того, эта локальная характеризация совпадает с определением интегрируемости для -структуры , когда – группа вещественных обратимых верхнетреугольных блочных матриц и -блоки).

Легко видеть, что любое интегрируемое распределение автоматически инволютивно. Обратное утверждение менее тривиально, но выполняется по теореме Фробениуса .

Слабо регулярные распределения [ править ]

При любом распределении , соответствующий флаг Ли представляет собой оценку, определяемую как

где , и . Другими словами, обозначает набор векторных полей, охватываемых -итерированные скобки Ли элементов в . Некоторые авторы используют для определения отрицательную понижающую градацию.

Затем называется слабо регулярной (или просто регулярной некоторыми авторами), если существует последовательность вложенных векторных подрасслоений таких, что (следовательно ). [1] Обратите внимание, что в таком случае соответствующий флаг Ли стабилизируется в определенной точке. , поскольку в ряды ограничены сверху . Строка целых чисел тогда называется роста вектором .

Любому слабо регулярному распределению соответствует градуированное векторное расслоение.

Более того, скобка Ли векторных полей опускается при любом , к -линейный морфизм расслоений , называется - кривизна . В частности, -кривизна тождественно равна нулю тогда и только тогда, когда распределение инволютивно.

Соединяя кривизны, получаем морфизм , также называемая скобкой Леви , которая делает в расслоение нильпотентных алгебр Ли; по этой причине, называется нильпотентизацией также . [1]

Пакет , однако, вообще говоря, не является локально тривиальным, поскольку алгебры Ли не изоморфны при изменении точки . В этом случае слабо регулярное распределение называется также регулярным (или некоторыми авторами сильно регулярным). [ нужны разъяснения ] Заметим, что используемые здесь названия (сильно или слабо) регулярные совершенно не связаны с обсуждавшимся выше понятием регулярности (которое всегда предполагается), т. е. с размерностью пространств будучи постоянным.

Распределения, генерирующие скобки [ править ]

Распределение называется порождающим скобки (или неголономным , или говорят, что он удовлетворяет условию Хёрмандера ), если берется конечное число скобок Ли элементов из достаточно для генерации всего пространства векторных полей на . С учетом введенных выше обозначений такое условие можно записать в виде для некоторых ; тогда еще говорят, что является порождающим скобки в шаги или имеет глубину .

Очевидно, что соответствующий флаг Ли распределения, порождающего скобки, стабилизируется в точке . Несмотря на то, что слабо регулярность и способность генерировать скобки — два независимых свойства (см. примеры ниже), когда распределение удовлетворяет обоим, целое число из двух определений одно и то же.

Благодаря теореме Чоу-Рашевского , при заданном распределении, порождающем скобки на связном многообразии любые две точки из могут быть соединены путем, касательным к распределению. [2] [3]

Примеры регулярных раздач [ править ]

дистрибутивы Интегрируемые

  • Любое векторное поле на определяет распределение ранга 1, устанавливая , который автоматически интегрируется: образ любой интегральной кривой является целым многообразием.
  • Тривиальное распределение рангов на генерируется первым координатные векторные поля . Оно автоматически интегрируемо, а интегральные многообразия определяются уравнениями , для любых констант .
  • В общем, любое инволютивное/интегрируемое распределение является слабо регулярным (с для каждого ), но он никогда не генерирует скобки.

Неинтегрируемые дистрибутивы [ править ]

  • Мартине Распределение на дан кем-то , для ; эквивалентно, он генерируется векторными полями и . Он порождает скобки, поскольку , но оно не является слабо регулярным: имеет ранг 3 везде, кроме поверхности .
  • Распределение контактов по дан кем-то , для ; эквивалентно, он генерируется векторными полями и , для . Он слабо регулярный, с вектором роста. , и создание скобок, с . Можно также определить абстрактные контактные структуры на многообразии. как гиперплоское распределение, которое максимально неинтегрируемо, т. е. насколько возможно далеко от инволютивности. Аналог теоремы Дарбу показывает, что такая структура имеет единственную локальную модель, описанную выше.
  • Энгеля Распределение на дан кем-то , для и ; эквивалентно, он генерируется векторными полями и . Он слабо регулярный, с вектором роста. и создание скобок. Можно также определить абстрактную структуру Энгеля на многообразии. как слабо регулярное распределение ранга 2 такой, что имеет ранг 3 и имеет ранг 4; Энгель доказал, что такая структура имеет описанную выше единственную локальную модель. [4]
  • В общем случае структура Гурса на многообразии представляет собой распределение ранга 2, которое является слабо регулярным и порождающим скобки, с вектором роста . Для и восстанавливаются соответственно контактные распределения на трехмерных многообразиях и распределения Энгеля. Структуры Гурса локально диффеоморфны распределению Картана струйных расслоений. .

Сингулярные распределения [ править ]

Сингулярное распределение , обобщенное распределение или распределение Стефана-Суссмана — это гладкое распределение, которое не является регулярным. Это означает, что подпространства могут иметь разные размерности, и, следовательно, подмножество больше не является гладким подрасслоением.

В частности, количество элементов в локальном базисе, охватывающем изменится с , и эти векторные поля больше не будут повсюду линейно независимыми. Нетрудно видеть, что размерность полунепрерывна снизу , так что в особых точках размерность меньше, чем в соседних точках.

сингулярные слоения Интегрируемость и

Приведенные выше определения интегральных многообразий и интегрируемости применимы и к особому случаю (снятие требования фиксированной размерности). Однако теорема Фробениуса в этом контексте не выполняется, и инволютивности, как правило, недостаточно для интегрируемости (существуют контрпримеры в малых размерностях).

После нескольких частичных результатов, [5] проблема интегрируемости сингулярных распределений была полностью решена с помощью теоремы, независимо доказанной Стефаном [6] [7] и Суссманн. [8] [9] Он утверждает, что сингулярное распределение интегрируема тогда и только тогда, когда выполняются следующие два свойства:

  • создается семьей векторных полей;
  • инвариантен относительно любого , то есть , где это поток , и .

Как и в обычном случае, интегрируемое сингулярное распределение определяет сингулярное слоение , которое интуитивно состоит из разбиения на подмногообразия (максимальные целочисленные многообразия ) разных размеров.

Определение особого слоения можно уточнить несколькими эквивалентными способами. На самом деле, в литературе существует множество вариаций, переформулировок и обобщений теоремы Стефана-Сассмана, использующих различное понятие сингулярных слоений, в зависимости от того, какие приложения имеются в виду, например, геометрия Пуассона. [10] [11] или некоммутативная геометрия . [12] [13]

Примеры [ править ]

  • Учитывая групповое действие группы Ли на многообразии , его бесконечно малые генераторы охватывают сингулярное распределение, которое всегда интегрируемо; листья ассоциированного особого слоения являются в точности орбитами действия группы. Распределение/слоение регулярно тогда и только тогда, когда действие свободно.
  • Учитывая многообразие Пуассона , образ — сингулярное распределение, которое всегда интегрируемо; листья соответствующего особого слоения являются в точности симплектическими слоями . Распределение/слоение регулярно тогда и только тогда, когда многообразие Пуассона регулярно.
  • В более общем плане изображение якорной карты любого алгеброида Ли определяет сингулярное распределение, которое автоматически интегрируется, а листья соответствующего сингулярного слоения являются в точности листьями алгеброида Ли. Распределение/слоение регулярно тогда и только тогда, когда имеет постоянный ранг, т. е. алгеброид Ли регулярен. Учитывая соответственно действие алгеброида Ли и котангенс алгеброида Ли , можно восстановить два приведенных выше примера.
  • В динамических системах сингулярное распределение возникает из набора векторных полей, коммутирующих с данным.
  • Есть также примеры и приложения в теории управления , где обобщенное распределение представляет бесконечно малые ограничения системы.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Перейти обратно: а б Танака, Нобору (1 января 1970 г.). «О дифференциальных системах, градуированных алгебрах Ли и псевдогруппах» . Киотский математический журнал . 10 (1). дои : 10.1215/kjm/1250523814 . ISSN   2156-2261 .
  2. ^ Чоу, Вэй Лян (1 декабря 1940 г.). «О системах линейных уравнений в частных производных первого порядка» . Математические анналы (на немецком языке). 117 (1): 98–105. дои : 10.1007/BF01450011 . ISSN   1432-1807 . S2CID   121523670 .
  3. ^ Рашевский, П.К. (1938). «Любые две точки вполне неголономного пространства могут быть соединены допустимой линией». Уч. Зап. Пед. Инст. Я. Либкнехта, сер. Физ. Математика. (на русском). 2 : 83–94.
  4. ^ Энгель, Фридрих (1889). «К теории инвариантов систем уравнений Пфаффа». Лейпциг. Бер. (на немецком). 41 : 157-176.
  5. ^ Лавау, Сильвен (01 декабря 2018 г.). «Краткое руководство по теоремам интегрирования обобщенных распределений» . Дифференциальная геометрия и ее приложения . 61 : 42–58. arXiv : 1710.01627 . дои : 10.1016/j.difgeo.2018.07.005 . ISSN   0926-2245 . S2CID   119669163 .
  6. ^ Стефан, П. (1974). «Доступность и слоения с особенностями» . Бюллетень Американского математического общества . 80 (6): 1142–1145. дои : 10.1090/S0002-9904-1974-13648-7 . ISSN   0002-9904 .
  7. ^ Стефан, П. (1974). «Доступные множества, орбиты и слоения с особенностями» . Труды Лондонского математического общества . с3-29 (4): 699–713. дои : 10.1112/plms/s3-29.4.699 . ISSN   1460-244X .
  8. ^ Суссманн, Гектор Дж. (1973). «Орбиты семейств векторных полей и интегрируемость систем с особенностями» . Бюллетень Американского математического общества . 79 (1): 197–199. дои : 10.1090/S0002-9904-1973-13152-0 . ISSN   0002-9904 .
  9. ^ Суссманн, Гектор Дж. (1973). «Орбиты семейств векторных полей и интегрируемость распределений» . Труды Американского математического общества . 180 : 171–188. дои : 10.1090/S0002-9947-1973-0321133-2 . ISSN   0002-9947 .
  10. ^ Андрулидакис, Яковос; Замбон, Марко (28 апреля 2016 г.). «Особые слоения Стефана – Суссмана, особые субалгеброиды и связанные с ними пучки» . Международный журнал геометрических методов в современной физике . 13 (Приложение 1): 1641001–1641267. Бибкод : 2016IJGMM..1341001A . дои : 10.1142/S0219887816410012 . ISSN   0219-8878 .
  11. ^ Лоран-Жангу, Камилла; Лавау, Сильвен; Штробль, Томас (2020). «Универсальный ∞-алгеброид особого слоения» . ELibM – Док. Математика . 25 (2020): 1571–1652. дои : 10.25537/dm.2020v25.1571-1652 .
  12. ^ Дебор, Клэр (1 июля 2001 г.). «Группоиды голономии особых слоений» . Журнал дифференциальной геометрии . 58 (3). дои : 10.4310/jdg/1090348356 . ISSN   0022-040X . S2CID   54714044 .
  13. ^ Андрулидакис, Яковос; Скандалис, Жорж (1 января 2009 г.). «Группоид голономии особого слоения» . Журнал чистой и прикладной математики (Crelle's Journal) . 2009 (626): 1–37. arXiv : math/0612370 . дои : 10.1515/CRELLE.2009.001 . ISSN   1435-5345 . S2CID   14450917 .

Книги, конспекты лекций и внешние ссылки [ править ]

В эту статью включены материалы из источника Distribution на PlanetMath , который распространяется по лицензии Creative Commons Attribution/Share-Alike License .

Arc.Ask3.Ru: конец оригинального документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 2FA9A5222D7CB2E0721EB9E209C85A5E__1717227900
URL1:https://en.wikipedia.org/wiki/Distribution_(differential_geometry)
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Distribution (differential geometry) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть, любые претензии не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, денежную единицу можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)