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複流形

(具有復結構的微分流形)

鎖定
數學中,特別是在微分幾何代數幾何中,複流形是具有復結構的微分流形,即它能被一族座標鄰域所覆蓋,其中每個座標鄰域能與n維複線性空間中的一個開集同胚,從而使座標區域中的點具有復座標 (z1,…,zn),而對兩個座標鄰域的重疊部分中的點,其對應的兩套復座標之間的座標變換是全純的。稱n為此複流形的復維數。一個n維複流形也是2n維的(實)微分流形。
中文名
複流形
外文名
complex manifold
所屬學科
復幾何
定    義
具有復結構的微分流形

複流形定義

d維複流形為2d維光滑流形,其座標卡局部微分同胚於
,且不同座標卡之間的轉移函數為全純函數 [3] 

複流形具體定義

設 M 為具有可數基的仿緊空間,在 M 上有開覆蓋
,使得對每個開子集
,存在
到 n 維復歐幾里得空間
中開集上的同胚
因此對開子集
中每一點 p,存在局部座標
稱為標架
稱為座標系。當
,則開子集
中任一點 p 有兩種座標
由於
為同胚,於是有局部座標 z 和 w 之間的一一對應關係
這是
)到
)上的映射,如果
是全純同構映射,則拓撲空間M稱為n維複流形

複流形簡介

單複變函數論中的全純函數的反函數經常出現多值情形,因此定義域便從複平面擴產到黎曼曲面,使得在黎曼曲面上這個全純函數的反函數單值化。無支點的黎曼曲面的推廣,就是複流形。
注意,n維複流形是一類特殊的2n維實流形,即具有復結構J的2n維實流形。上面提到黎曼曲面是由全純函數的反函數單值化產生的。而在多復變情形,從解析開拓的角度,可以看出復歐幾里得空間中的域上的全純函數,在作解析開拓後,會產生複流形。所以有些函數論問題,僅侷限在n維復歐幾里得空間
上考慮是不夠的,必須擴產到複流形上討論。這就是為什麼在多複變函數論中,複流形的概念是不可缺少的。關於複流形的研究,緊複流形比一般情形要成熟些。 [1] 

複流形歷史

作為一維的複流形的黎曼面的研究有着悠久的歷史,而一般複流形的研究從20世紀40年代才開始。
現今,它已成為近代數學中十分重要的概念和課題。

複流形舉例

複流形黎曼球面

考慮R3中的單位球面。它可以被球面分別去掉北極和南極所得到的兩個座標開集所覆蓋。用關於北極的球極投影得到一個座標映射,而關於南極的球極投影后再取共軛複數又得到另一個座標映射。這樣,單位球面也構成一維複流形,稱為黎曼球面

複流形復射影空間

復射影空間CPn描述如下:設Cn+1是復n+1維的複線性空間,Cn+1\{0}是從Cn+1中去掉原點後所得到的空間。對於其中任意兩個點z=(z0,...,zn)和w=(w0,...,wn),如果存在非零複數λ∈C\{0} 使z=λw,則稱z和w等價,按照這個等價關係所得到的商空間記做CPn,它是一個n維的複流形。Cn+1中的點(z0,...,zn)所在的等價類,被看成是CPn中的點,記做(z0:...:zn),稱為齊次座標。直觀地説,CPn就是Cn+1中所有過原點的復直線(即二維實平面)的集合。
對CPn中的任一點p,設(z0(p):...:zn(p))是它的齊次座標,那麼{(z0,...,zn);|z0|2+...+|zn|2=1}是Cn+1中以原點為中心的單位球面S2n+1上的一點。我們知道,S2n+1的子集{(λz0,...,λzn);|z0|2+...+|zn|2=1,|λ|=1,λ∈C}是S2n+1上的一個大圓。給定p點,即點(z0(p):...:zn(p)),它所確定的S2n+1上點的全體恰好組成了一個大圓,因此CPn也可看成S2n+1中的大圓的全體。
當n=1時,CP1和黎曼球面S2是雙全純等價的。 [2] 
參考資料
  • 1.    王元,文蘭,陳木法.數學大辭典:科學出版社,2010
  • 2.    陳省身.Complex manifolds without potential theory:Springer-Verlag, New York-Heidelberg,1979
  • 3.    Jurgen Jost.黎曼幾何和幾何分析 第6版:Springer,2011