Кіріспе

Геометриялық топологияның математикалық саласында, тұтқалы дене — көптүрлілікті стандартты бөліктерге жіктеу болып табылады. Тұтқалы денелер Морзе теориясында, кобордизм теориясында және жоғары өлшемді көптүрліліктердің хирургиялық теориясында маңызды рөл атқарады. Тұтқалар ең әсіресе 3-көптүрлілікті зерттеу үшін қолданылады. Тұтқалы денелер көптүрлілікті зерттеуде симплекстік кешендер мен CW кешендері гомотопия теориясында атқаратын рөлге ұқсас, кеңістікті жеке бөліктері мен олардың өзара әрекеттесуі тұрғысынан талдауға мүмкіндік береді.

3 өлшемді тұтқалар

Қолмен ұсталатын дене — бағытталған 3-көптеме ретінде анықталады, оның шекарасында жұп-жұп ажыратылған, дұрыс енгізілген 2 диск бар, сонда дисктер бойымен кесуден пайда болған көптеме 3 шар болады. Осы процесті кері қайтару арқылы қолмен ұсталатын дене қалай жасалатынын көріп түсіну пайдалы. (Кейде осы соңғы анықтамадан бағытталғандық шарты алынып тасталады, сонда бағытталмаған тұтқасы бар қолдың жалпы түрі алынады.) Қолмен ұсталатын дененің туысы — оның шекаралық бетінің туысымен анықталады. Гомеоморфизмге дейін, кез келген теріс емес бүтін сан туысы үшін дәл бір қолмен ұсталатын дене бар. 3-көптемелер теориясындағы қолмен ұсталатын денелердің маңыздылығы олардың Хигаард бөліністерімен байланысынан туындайды. Геометриялық топтар теориясындағы қолмен ұсталатын денелердің маңызы олардың негізгі тобының бос екендігімен байланысты. 3 өлшемді қолмен ұсталатын дене кейде, әсіресе ескі әдебиеттерде, тұтқалары бар текше деп аталады.

Мысалдар

G нөлдік өлшемді Евклид кеңістігінде орналасқан байланысқан шекті граф болсын. V Евклид кеңістігінде G-нің жабық тұрақты маңайы болсын. Онда V – n өлшемді тұтқа денесі. G графы V-нің тірегі деп аталады. Кез келген нөлдік туқымды тұтқа денелері үш шар B3-ке гомеоморфты. Бір туқымды тұтқа денесі B2 × S1 (мұнда S1 – шеңбер) гомеоморфты болып табылады және қатты тор деп аталады. Барлық басқа тұтқа денелерін қатты торлар жиынтығының шекаралық байланысқан қосындысын алу арқылы алуға болады.