Кіріспе
Дифференциалдық геометрияда, математиканың бір саласы, көптүрліліктегі үлестіру белгілі бір қасиеттерді қанағаттандыратын векторлық кіші кеңістіктердің тағайындалуы болып табылады. Ең жиі кездесетін жағдайларда, үлестірудің тангенстік топтаманың векторлық кіші топтамасы болуы сұралады. Қосымша интегралдану шартын қанағаттандыратын үлестірулер жапырақтарға, яғни көптүрліліктің кішірек кіші топтамаларға бөлінуіне әкеледі. Бұл ұғымдар математиканың көптеген салаларында бірнеше қолданбаға ие, мысалы, интеграцияланатын жүйелер, Пуассон геометриясы, коммутативті емес геометрия, Риманның геометриясы, дифференциалдық топология және т.б. Олар бір атауға ие болса да, осы мақалада ұсынылған үлестірулер талдау мағынасында үлестірулермен ешқандай байланысы жоқ.
Distributions satisfying a further integrability condition give rise to foliations, i. e. partitions of the manifold into smaller submanifolds. These notions have several applications in many fields of mathematics, e. g. integrable systems, Poisson geometry, non commutative geometry, sub Riemannian geometry, differential topology, etc. Even though they share the same name, distributions presented in this article have nothing to do with distributions in the sense of analysis.
Анықтама
Тегіс көптік болсын; (тегіс) үлестіру кез келген нүктеге тегіс түрде векторлық субкеңістікті береді. Нақтырақ айтқанда, келесі қасиетке ие векторлық кіші кеңістіктердің жиынтығынан тұрады. Кез келген нүктеге , span тегіс векторлық өрістер жиынтығы жергілікті негіз деп те аталады. Есіңізде болсын, әртүрлі көршіліктер үшін сан әртүрлі болуы мүмкін. Бұл жазуда тапсырма мен қосалқы жиынтық көрсетіледі .
The set of smooth vector fields is also called a local basis of Note that the number may be different for different neighbourhoods. The notation is used to denote both the assignment and the subset .
Тұрақты үлестірулер
Бүкіл санды ескере отырып, егер барлық кіші кеңістіктердің өлшемдері бірдей болса, онда тегіс үлестіру реттік деп аталады. Жергілікті деңгейде бұл әр жергілікті негізді сызықтық тәуелсіз векторлық өрістер береді деп сұрауға барабар. Толығырақ, тұрақты үлестіру - бұл реттік векторлық кіші топтама (бұл шын мәнінде ең көп қолданылатын анықтама). Рангы таралымын кейде жазықтық таралымы деп атайды, ал , гипер жазықтық таралымы туралы айтады.
Таратудың ерекше кластары
Егер басқаша айтылмаса, "тарату" деп біз тегіс тұрақты таралуды білдіреміз (жоғарыда түсіндірілген мағынада).
Ішінара үлестірулер
Берілген таралым , оның қималары , және олар барлық векторлық өрістердің кеңістігінің векторлық кіші кеңістігін құрайды таралым инволвиативті деп аталады, егер ол сондай-ақ Ли субалгебрасы болса: басқаша айтқанда, кез келген екі векторлық өрістер үшін , Лий жақшасы жергілікті түрде, бұл жағдай әрбір нүкте үшін таралымның жергілікті негізі бар дегенді білдіреді. барлық үшін , Лий жақшасы , яғни инволвиациялық таралымдардың сызықтық комбинациясы интеграцияланатын жүйелерді зерттеуде негізгі ингредиент болып табылады. Осыған байланысты идея Гамильтон механикасында кездеседі: егер олардың Пуассон жақшасы жоғалса, екі функция мен симплектикалық көптікке өзара инволюцияда болады.
Locally, this condition means that for every point there exists a local basis of the distribution in a neighbourhood of such that, for all , the Lie bracket is in the span of , i. e. is a linear combination of
Involutive distributions are a fundamental ingredient in the study of integrable systems. A related idea occurs in Hamiltonian mechanics: two functions and on a symplectic manifold are said to be in mutual involution if their Poisson bracket vanishes.
Интеграцияланатын таралулар мен жапырақтар
Рангы таралымы үшін интегралды көптік өлшемнің суб-көптік болып табылады, егер кез келген нүкте арқылы интегралды көптік болса, әрбір А таралымы интегралға ие деп аталады. Осылайша, түйіннің негіздік кеңістіктері бірікпеген, максималды, байланысты интегралдық көптүрлілік, сонымен қатар жапырақтар деп аталады; яғни, n өлшемді жапырақтарды анықтайды. Жергілікті тұрғыдан, интегралданушылық дегеніміз, әр нүкте үшін жергілікті диаграмма бар, сондықтан әр , кеңістікті координаттық векторлар қамтиды Басқаша айтқанда, әр нүкте жапырақ диаграммасын қабылдайды, яғни таралу жапырақтардың жапырақтарына жанасады. Сонымен қатар, бұл жергілікті сипаттама құрылымдар үшін интегралданушылықтың анықтамасымен сәйкес келеді, бұл нақты кері үшбұрышты жоғарғы блок матрицаларының тобы (блоктармен және). Кез келген интеграцияланатын үлестірім автоматты түрде инволюциялық екенін көру оңай. Керісінше, бұл аз мәнсіз, бірақ Фробен теоремасы бойынша.
Locally, integrability means that for every point there exists a local chart such that, for every , the space is spanned by the coordinate vectors In other words, every point admits a foliation chart, i. e. the distribution is tangent to the leaves of a foliation. Moreover, this local characterisation coincides with the definition of integrability for a structures, when is the group of real invertible upper triangular block matrices (with and blocks). It is easy to see that any integrable distribution is automatically involutive. The converse is less trivial but holds by Frobenius theorem.
Біріктірілетіндер
Кез келген векторлық өріс 1 -ші қатарлы үлестіруді анықтайды, ол автоматты түрде интегралданады: кез келген интегралды қисықтың бейнесі интегралды көптік болып табылады. Рангының тривиалды үлестірімі бірінші координаттық векторлық өрістермен құрылады. Ол автоматты түрде интегралданады, ал интегралды көптік кез келген константа үшін теңдеулермен анықталады. Жалпы, кез келген инволюциялық / интегралданатын үлестірімі әлсіз тұрақты (әрқайсысы үшін), бірақ ол ешқашан жақшалық емес.
Интеграцияланбайтын
Мартинет үлестірімі бойынша берілген , үшін; баламалы түрде, ол векторлық өрістермен құрылады және ол краншетті пайда етеді , бірақ ол әлсіз тұрақты емес: барлық жерде, тек қана бетінде 3-ші орынды иеленеді Контакттық үлестірімі бойынша берілген , үшін; баламалы түрде, ол векторлық өрістермен құрылады және , үшін Ол әлсіз тұрақты, өсу векторымен және краншетті пайда етумен, сонымен қатар, гипержазықтықтағы абстрактілік байланыс құрылымдарын манифолдтағы гипержазықтықтағы үлестірімі ретінде анықтауға болады, ол барынша интеграцияланбайды, яғни мүмкіндігінше инволвивті болудан алыс. Дарбукс теоремасының аналогы мұндай құрылымның жоғарыда сипатталған бірегей жергілікті модельге ие екенін көрсетеді. Энгель таралымы on , for және ; арқылы беріледі, ол векторлық өрістермен құрылады және ол әлсіз тұрақты, өсіру векторымен және краншетті құрумен. Сондай-ақ, адам Энгельдің абстрактілік құрылымын manifold-та 2-ші қатардағы әлсіз тұрақты үлестіру ретінде анықтауы мүмкін, яғни 3-ші және 4-ші қатарлы; Энгель мұндай құрылымның жоғарыда сипатталған бірегей жергілікті моделі бар екенін дәлелдеді. Жалпы, көптүрліліктегі Гурсат құрылымы - бұл 2-ші дәрежелі үлестірім, ол әлсіз тұрақты және краншетті тудырады, өсіру векторымен For және бір ретке келтіреді, тиісінше, 3 өлшемді көптүрліліктегі байланыс үлестірімдері және Энгель үлестірімдері. Гурсат құрылымдары реактивті топтардың Картандық үлестіріміне жергілікті диффеоморфты .
Бірегей үлестірулер
Сингулярлық бөлу, жалпыланған бөлу немесе Стефан Суссманның үлестірімі - тұрақты емес тегіс бөлу. Бұл дегеніміз, қосалқы кеңістіктердің өлшемдері әр түрлі болуы мүмкін, сондықтан қосалқы жиынтық енді тегіс қосалқы топ болып табылмайды. Атап айтқанда, жергілікті негіздегі элементтердің саны , және бұл векторлық өрістер енді барлық жерде сызықтық тәуелсіз болмайды. Бұл өлшемнің төменгі жартылай үздіксіз екенін көру қиын емес, сондықтан ерекше нүктелерде өлшем жақын нүктелерге қарағанда төмен.
Мысалдар
Ли тобының көптікке әсері болған жағдайда, оның шексіз генераторлары әрқашан интеграцияланатын сингулярлық таралымын қамтиды; байланысты сингулярлық жапырақтың жапырақтары дәл топтық әсердің орбиталары болып табылады. Таралу/жапырақшалану егер және тек егер әрекет еркін болса ғана тұрақты болады. Poisson көптік берілген кезде , бейнесі әрқашан интегралданатын сингулярлық таралу болып табылады; байланысты сингулярлық жапырақтың жапырақтары дәл симплектикалық жапырақтары болып табылады Таралу / жапырақтану тұрақты, егер және тек егер Poisson көптік тұрақты болса. Жалпы алғанда, кез келген Лай алгеброидінің зәкірлік картасының бейнесі автоматты түрде интеграцияланатын сингулярлық үлестіруді айқындайды, ал байланысты сингулярлық жапырақтың жапырақтары дәл Лай алгеброидінің жапырақтары болып табылады. Таралу/жапырақтану тұрақты болса және тек тұрақты орынға ие болса ғана, яғни Ли алгеброиды тұрақты. Ли алгеброиды және котангентті Ли алгеброиды қарастыра отырып, жоғарыдағы екі мысалды қайтадан аламыз. Динамикалық жүйелерде сингулярлық үлестіру берілген векторлы өрістер жиынтығынан туындайды. Сонымен қатар, басқару теориясында мысалдар мен қолданбалар бар, онда жалпыланған үлестіру жүйенің шексіз кішігірім шектеулерін білдіреді.
Кітаптар, лекция жазбалары және сыртқы сілтемелер
Уильям М. Бутби. IV бөлім. 8 "Аналогталатын көпқабатты және Риман геометриясына кіріспе" журналында, Академиялық баспа, Сан-Диего, Калифорния, 2003 ж. Джон М. Ли, "Сгладные многообразиялар туралы кіріспе" кітабының 19-тарауы, "Математикадағы жоғары оқу орны мәтіндері", "Springer Verlag", 2003. Ричард Монтгомери, 2, 4 және 6-тараулар Субриманн геометриясы, олардың геодезиясы және қолданулары туралы тур. Математикалық зерттеулер мен монографиялар 91. Әмір. Математика. Сок., Провиденс, РИ, 2002 жыл. Альваро дель Пино, Тангенс үлестірілімдерін зерттеудегі топологиялық аспектілер. Textos de Matemática. (Математикалық мәтіндер). "Б" сериясы, 48. Коимбра университеті, 2019 жыл.