Кіріспе
Математикада трансверсалдылық – кеңістіктердің қалай қиылысатынын сипаттайтын түсінік. Трансверсалдылықты жанасудың "қарсы" түрі деп қарастыруға болады және ол жалпы жағдайда маңызды рөл атқарады. Ол дифференциалдық топологиядағы ең көп кездесетін қиылысу идеясын формалдайды. Ол қиылысу нүктелеріндегі қиылысатын кеңістіктердің сызықты жақындауларын қарастыру арқылы анықталады.
Анықтама
Берілген шекті өлшемді тегіс көптүрліліктің екі субкөптүрлілігі, егер олардың қиылысу нүктесіндегі жеке тангенстік кеңістіктерінің қосындысы сол нүктедегі ортақ көптүрліліктің тангенстік кеңістігін құраса, көлденең қиылысады деп айтылады. Қиылыспайтын көптүрліліктер автоматты түрде көлденең болып саналады. Егер көптүрліліктердің өлшемдері бір-бірін толықтыратын болса (яғни, олардың өлшемдерінің қосындысы ортақ кеңістіктің өлшеміне тең болса), онда бұл шарт ортақ көптүрліліктің тангенстік кеңістігінің екі кіші тангенстік кеңістіктің тікелей қосындысы екенін білдіреді. Көлденең қиылыс болған жағдайда, қиылыс кодименсиясы екі субкөптүрліліктің кодименсияларының қосындысына тең болатын субкөптүрлілік болады. Көлденеңдік шарты орындалмаса, қиылыс субкөптүрлілік болмай қалуы мүмкін, және дара нүктелерге ие болуы мүмкін. Атап айтқанда, бұл қосымша өлшемді көлденең субкөптүрліліктердің оқшауланған нүктелерде (яғни, 0-өлшемді көптүрлілікте) қиылысатынын білдіреді. Егер екі субкөптүрлілік және ортақ көптүрлілік бағдарланған болса, олардың қиылысы да бағдарланған болады. Көлденең қиылыс нөлдік өлшемді болғанда, бағдар әрбір нүкте үшін плюс немесе минус белгісімен анықталады. Берілген көптүрліліктегі екі субкөптүрліліктің көлденең қиылысын белгілеу үшін мына белгі қолданылады: Бұл белгіні екі түрлі оқуға болады: және көлденең қиылысады, немесе және қиылысы көлденең болған жағдайдағы жиындық теориялық қиылыстың балама белгісі ретінде. Осы белгіні пайдаланып, көлденеңдік анықтамасы былай жазылады:
Карталардың көлденеңдігі
Субманифолдтар жұбының көлденеңдігі туралы ұғымды субманифолд пен қоршаған кеңістікке бейімделген картаның көлденеңдігіне, немесе қоршаған кеңістікке бейімделген екі картаның жұбына оңай кеңейтуге болады. Бұл үшін, бейнелерінің қиылыс нүктелерінің алдын ала бейнесі бойынша жанама кеңістіктердің итеру арқылы алынған түрі қоршаған кеңістіктің толық жанама кеңістігін құрай ма деп сұралады. Егер карталар енгізілген болса, бұл субманифолдтардың көлденеңдігімен тең.
Қиылысу көбейтіндісі
Кез келген екі тегіс субкөптүрлілік берілген жағдайда, олардың кез келгенін өте кішкентай өзгертуге болады, сонда алынған субкөптүрлілік берілген субкөптүрлілікпен көлденең қиылысады. Мұндай өзгертулер көптүрліліктердің немесе олардың қиылыстарының гомологиялық класына әсер етпейді. Мысалы, егер толықтыратын өлшемдегі көптүрліліктер көлденең қиылысса, олардың қиылысу нүктелерінің санының таңбасымен қосындысы, көптүрліліктерді басқа көлденең қиылысқа өзгерту кезінде де өзгермейді. (Қиылысу нүктелерін таңбаларды ескермей, 2-ге дейін қысқарту арқылы жалпырақ инвариант алуға болады.) Бұл кез келген өлшемдегі гомологиялық кластардағы билинейлік қиылысу өніміне келеді, ол кохомологиядағы Поанкаре дуалы тостаған өнімімен байланысты. Тостаған өнімі сияқты, қиылысу өнімі де градуирленген коммутативті болып табылады.
Көлденең қиылысулардың мысалдары
Трансверсалдылықтың ең қарапайым емес мысалы – беттегі доғалар. Екі доғаның қиылысу нүктесі көлденең болып табылады, егер және тек қана ол жанасу нүктесі болмаса, яғни олардың тангенстік сызықтары бетке тангенстік жазықтықта әртүрлі болса. Үш өлшемді кеңістікте көлденең қисықтар қиылыспайды. Беттерге көлденең қисықтар нүктелерде қиылысады, ал бір-біріне көлденең беттер қисықтарда қиылысады. Бір нүктеде бетке жанасатын қисықтар (мысалы, бетте жатқан қисықтар) бетті көлденең қиып өтпейді. Міне, арнайырақ мысал: қарапайым Ли тобы және оның Ли алгебрасы болсын. Якобсон-Морозов теоремасы бойынша, кез келген нөлдік элементті үштікке енгізуге болады. -ның бейнелеу теориясы бізге -ның кеңістігі – -ға жанасқан орбитаның жанасқан кеңістігі және сондықтан аффиндік кеңістік -ның орбитасын көлденең қиып өтеді. Бұл кеңістік Питер Слодовының құрметіне "Слодовы кесіндісі" деп аталады.
Оңтайлы бақылау
Вариациялар есебі немесе оған байланысты Понтрагиннің максимум принципі қолданылатын салаларда, трансверсалдық шарт оптимизациялық есептерде табылатын шешімдердің түрлерін бақылау үшін жиі қолданылады. Мысалы, бұл мынадай формадағы есептердің шешім қисықтары үшін қажетті шарт: қисықтың бір немесе екі нүктесі бекітілмеген жағдайда минимумға түсіру. Мұндай есептердің көптеген жағдайында, шешім қисығы нөлдік сызықты немесе соңғы шарттарды сипаттайтын басқа қисықты көлденең басып өтуі керек.
Minimize where one or both of the endpoints of the curve are not fixed. In many of these problems, the solution satisfies the condition that the solution curve should cross transversally the nullcline or some other curve describing terminal conditions.
Ерітінді аралықтардың тегістелуі
Сард теоремасын қолданып, оның гипотезасы карталардың көлденеңдігінің ерекше жағдайы болып табылады, осы арқылы қосымша өлшемдер кеңістігіндегі субманифолдтардың немесе субманифолдтар мен кеңістікке карталардың көлденең қиылыстарының өзі тегіс субманифолдтар екенін көрсетуге болады. Мысалы, егер бағытталған көпқырлының тегіс қимасы, яғни векторлық өріс, тангенс бундельі ретінде қарастырылып, негізден жалпы кеңістікке дейінгі карта ретінде қарастырылса және нөлдік қимамен (карта ретінде немесе субманифолд ретінде қарастырылса) көлденең қиылысса, онда қиманың нөлдік жиыны, яғни векторлық өрістің сингулярлықтары, негіздің тегіс 0-өлшемді субманифолдын құрайды, яғни белгіленген нүктелер жиынтығын құрайды. Белгілер векторлық өрістің индекстерімен сәйкес келеді, сондықтан белгілердің қосындысы, яғни нөлдік жиынның фундаментальды класы, көпқырлының Эйлер сипаттамасына тең. Көбірек айтқанда, бағытталған тегіс жабық, шекті өлшемді көпқырлыдағы векторлық буып үшін, нөлдік қимаға көлденең қиылыстың нөлдік жиыны, векторлық буыптың рангіне тең кодименсиясы бар негіздің субманифолды болады, ал оның гомологиялық класы буыптың Эйлер класына Поанкаре дуалы болады. Бұның ерекше жағдайы мынадай: егер нақты сандардан нақты сандарға дифференциалданатын функцияның нөлде нөлдік емес туындысы болса, онда нөл қарапайым, яғни оның графигі сол нөлде x осіне көлденең болады; нөлдік туынды қисыққа көлденең тангенсті білдіреді, бұл x осіне тангенс жазықтығымен сәйкес келеді. Шексіз өлшемді мысал үшін, d bar операторы Риман бетінен жоғары жатырған күрделі көпқырлыға дейінгі карталар кеңістігіндегі белгілі бір Банах кеңістігі бундельінің қимасы болып табылады. Бұл қиманың нөлдік жиыны голоморфты карталардан тұрады. Егер d bar операторы нөлдік қимаға көлденең екені көрсетілсе, онда бұл модульдік кеңістік тегіс көпқырлы болады. Бұл ойлар псевдоголоморфтық қисықтар теориясында және Громов-Уиттен теориясында маңызды рөл атқарады. (Бұл мысал үшін Банах кеңістіктерін қарастыру үшін көлденеңдіктің анықтамасын нақтылау қажет екенін ескеріңіз!)
Грамматика
"Трансверсаль" - зат есім, ал сын есім "трансверсті". Дж. Х. К. Уайтхед, 1959 жыл.