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切叢

鎖定
切叢是微分幾何中最重要的概念之一,與之對偶的概念是餘切叢。 很多重要的幾何性質都和切叢及餘切從有關。 它是研究微分幾何的重要工具。
中文名
切叢
外文名
tangent bundle
所屬學科
纖維叢理論

切叢簡介

切叢是微分流形M上的一種特殊的向量叢,記為TM,它的就等於流形M的維數的兩倍。切叢的截面就是我們説的切向量場
幾何直觀上説, 切叢就是流形上每一點處的切空間“粘合”在一起得到的新流形--即向量叢。這是流形自帶的一個向量叢,它反映了該流形的大範圍性質和局部性質的聯繫。

切叢性質

設ξ=π:E→B為向量叢,π*:TE→TB,由於將u∈E的纖維線性滿映射到π(u)∈B的纖維上,則π*誘導出滿態射h:TE→π*TB,則kerh=kerπ*為𝓥ξ=π𝓥:𝓥E→E的全空間𝓥E,且TE≅𝓥E⨁π*TB,其中𝓥ξ為π的垂直叢。
𝓥ξ等價於π*ξ。 [3] 

切叢整體微分

切叢定義

設F:M→N為光滑映射,則切映射dF:τM→τN為光滑映射,且在纖維τpM上的限制為切空間之間的映射dFp

切叢性質

若F為光滑映射,則dF亦然。
若F為微分同胚,則dF亦然。 [2] 

切叢切函子

切函子為光滑流形範疇Diff的自函子,將M打到切叢τM,將光滑映射F打到切映射dF。 [2] 

切叢應用

利用切叢和餘切叢,可以得到(p,q)型張量。由此可以引入聯絡的概念,人們就可以像計算函數導數那樣去描述切向量的變化。
很多幾何概念都可以通過切叢和餘切叢來定義。比如黎曼度量的概念也可以從切叢的局部化上定義,進而得到大範圍上的度量。近復結構也可以利用切叢來定義。

切叢向量叢

向量叢是一個幾何構造,對於拓撲空間(或流形,或代數簇)的每一點用互相兼容的方式附上一個向量空間,所用這些向量空間"粘起來"就構成了一個新的拓撲空間(或流形,或代數簇)。
一個典型的例子是流形的切叢:對流形的每一點附上流形在該點的切空間。或者考慮一個平面上的光滑曲線,然後在曲線的每一點附上和曲線垂直的直線;這就是曲線的"法叢"。 [1] 
參考資料
  • 1.    Milnor, John W.; Stasheff, James D. Characteristic classes. Annals of Mathematics Studies, No. 76. Princeton University Press, Princeton, N. J.; University of Tokyo Press, Tokyo, 1974. vii+331 pp. ISBN 0-691-08122-0.
  • 2.    John M. Lee.光滑流形導論 第2版:Springer,2013
  • 3.    Gerard Walschap.微分幾何中的度量結構:Springer,2004