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曲率形式

鎖定
微分幾何中,曲率形式(curvature form)描述了主叢上的聯絡曲率。它可以看作是黎曼幾何中的曲率張量的替代或是推廣。 [1] 
中文名
曲率形式
外文名
curvature form
所屬學科
微分幾何
定    義
是特徵曲率張量的二次形式
相關術語
比安基恆等式

目錄

曲率形式定義

曲率形式定義1

曲率形式(curvature forms)是特徵曲率張量的二次形式。 [2] 
令G為一個李羣,記G的李代數為𝖌。設E→B為一個主G叢。令ω表示E上一個埃雷斯曼聯絡(它是一個E上的𝖌值1形式)。
那麼聯絡𝓗的曲率形式就是E上的𝖌值2形式Ω,定義為Ω(b)(x,y)=-ω[X,Y]v(b),b∈E,x,y∈TbE,X,Y為E上水平向量場,滿足 X(b)=x,Y(b)=y。 [6] 

曲率形式定義2

等價定義為 [4] 
其中H:TuE→HuE是由聯絡對應的分割。 [5] 
由嘉當結構方程
這裏d表示標準外導數,
是李括號。或者説

曲率形式性質

曲率形式擁有與聯絡相同的E在結構羣G的自然左作用下不變的性質:
設η:P×𝖌→P為平凡叢,Ω為P的取值於η的微分形式。可等同α∈A(P,η)與π2∘α:𝖃P×...×𝖃P→𝖌,其中π2:P×𝖌→𝖌為投影。 [6] 

曲率形式表示

向量叢上的曲率形式 [1] 
是一個纖維叢,其結構羣為G,我們可以在相伴的主G叢上重複同樣的定義。
是一個向量叢則我們可以把
看作是1形式的矩陣,則上面的公式取如下形式:
其中
是楔積。更準確地講,若
分別代表
的分量(所以每個
是一個通常的1形式而每個
是一個普通的2形式),則
例如,黎曼流形切叢,我們有
作為結構羣而
是在
中取值的2形式(給定標準正交基,可以視為反對稱矩陣)。在這種情況,
曲率張量的一種替換表述,也就是在曲率張量的標準表示中,我們有
上式使用了黎曼曲率張量標準記號。

曲率形式相關拓展

如果
是標架叢上的典範向量值1形式,聯絡形式 ω 的撓率是由結構方程定義的向量值2形式:
這裏D代表外共變導數。
第一比安基恆等式(對於標架叢的有撓率聯絡)取以下形式:
第二比安基恆等式對於一般有聯絡的叢成立,並有如下形式:
參考資料
  • 1.    S.Kobayashi and K.Nomizu, "Foundations of Differential Geometry", Chapters 2 and 3, Vol.I, Wiley-Interscience.
  • 2.    祁玉海, 陳酌. 曲面上的曲率新講[J]. 大學數學, 2006, 22(5):138-142.
  • 3.    白寧, 趙冬巖. 海底管道彎矩一曲率形式的Ramberg-Osgood方程參數計算[J]. 中國海洋平台, 2011, 26(6):16-20.
  • 4.    B. A. Dubrovin, A. T. Fomenko, S. P. Novikov.現代幾何學方法和應用 第2卷:Springer,1985
  • 5.    中原幹夫.幾何,拓撲與物理 第2版:IOP,2003
  • 6.    Gerard Walschap.微分幾何中的度量結構:Springer,2004