Кіріспе
Дифференциалдық көптүрлілік. Математикада, нильдік көптүрлілік – оған транзитивті нильпотентті диффеоморфизмдер тобы әсер ететін дифференциалдық көптүрлілік. Осылайша, нильдік көптүрлілік біртекті кеңістіктің мысалы болып табылады және нильпотентті Лай тобы N-нің жабық H кіші тобына қатынас бөліміне диффеоморфты. Бұл ұғымды 1949 жылы Анатолий Мальцев енгізді. Нильдік көптүрліліктер маңызды геометриялық объектілер болып табылады және жиі қызықты қасиеттері бар нақты мысалдар ретінде кездеседі; Риман геометриясында бұл кеңістіктер әрқашан аралас қисықтыққа ие, дерлік жазық кеңістіктер нильдік көптүрліліктердің бөліктері ретінде туындайды, ал ықшам нильдік көптүрліліктер Риман метрикасының Риччи ағыны астындағы құлдыраудың қарапайым мысалдарын құру үшін қолданылды. Геометриядағы рөлінен өзге, нильдік көптүрліліктер арифметикалық комбинаторикада (Green-Tao) және эргодикалық теорияда (мысалы, Host-Kra) маңызды рөл атқаратыны көрінеді.
In mathematics, a nilmanifold is a differentiable manifold which has a transitive nilpotent group of diffeomorphisms acting on it. As such, a nilmanifold is an example of a homogeneous space and is diffeomorphic to the quotient space , the quotient of a nilpotent Lie group N modulo a closed subgroup H. This notion was introduced by Anatoly Mal'cev in 1949.). Nilmanifolds are important geometric objects and often arise as concrete examples with interesting properties; in Riemannian geometry these spaces always have mixed curvature, almost flat spaces arise as quotients of nilmanifolds, and compact nilmanifolds have been used to construct elementary examples of collapse of Riemannian metrics under the Ricci flow. In addition to their role in geometry, nilmanifolds are increasingly being seen as having a role in arithmetic combinatorics (see Green–Tao) and ergodic theory (see, e. g., Host–Kra).
Компактты ниль-манифолдтар
Компактты нильманифольд – компактты нильманифольд. Мұндай кеңістіктерді құрудың бір жолы – жай ғана байланысқан нильпотентті Лай тобы N және дискретті кіші топпен бастау. Егер кіші топ N-де кокомпактты түрде (оң жақ көбейту арқылы) әрекет етсе, онда квотиенттік манифольд компактты нильманифольд болады. Мальцев көрсеткендей, кез келген компактты нильманифольд осылай алынады. Жоғарыда көрсетілгендей, мұндай кіші топ N-дегі тор деп аталады. Нильпотентті Лай тобы торды қабылдаса және ғана оның Лай алгебрасы рационалды құрылымдық тұрақтылары бар базиске ие болса: бұл Мальцевтің критериі. Барлық нильпотентті Лай топтары торды қабылдамайды; толықрақ мәліметтер үшін М.С. Рагхунатанға қараңыз. Компактты Риман нильманифольды – сол жақтан инвариантты метрикаға қатысты нильпотентті Лай тобына жергілікті изометриялық болатын компактты Риман манифольды. Бұл кеңістіктер келесідей құрылады. Жоғарыда көрсетілгендей, жай байланысқан нильпотентті Лай тобындағы торды қарастырайық. N-ге сол жақтан инвариантты (Риман) метрикасын қояйық. Содан кейін кіші топ сол жақ көбейту арқылы N-де изометриялық түрде әрекет етеді. Осылайша, квотиент N-ге жергілікті изометриялық болатын компактты кеңістік болады. Ескерту: бұл кеңістік табиғи түрде компактты нильманифольдқа диффеоморфты. Мысалы, 2 қадамдық нильпотентті Лай тобы N-ді қарастырайық, ол торды қабылдайды (жоғарыда қараңыз). N-нің коммутаторлық кіші тобын Z деп белгілейік. Z-дің өлшемін p арқылы және Z-дің кодименсиясын q арқылы белгілейік; яғни N-нің өлшемі p+q-ға тең. Бұл белгілі (Рагхунатанға қараңыз) Z-де тор болып табылады. Сондықтан, бұл p өлшемді компактты тор. Z, N-де орталық болғандықтан, G тобы квотиенттік кеңістігі M болатын компактты нильманифольдқа әсер етеді. Бұл базалық манифольд M – q өлшемді компактты тор. Торус үстіндегі кез келген негізгі торус шоғыры осы формада екені көрсетілді, қараңыз. Жалпы алғанда, компактты нильманифольд – торус шоғыры, торус шоғыры үстінен, торус үстінен. Жоғарыда айтылғандай, дерлік жазық манифольдтар тығыз нильманифольдтармен тығыз байланысты. Толығырақ ақпарат алу үшін сол мақаланы қараңыз.
nilmanifold is obtained this way. Such a subgroup as above is called a lattice in N. It is well known that a nilpotent Lie group admits a lattice if and only if its Lie algebra admits a basis with rational structure constants: this is Mal'cev's criterion. Not all nilpotent Lie groups admit lattices; for more details, see also M. S. Raghunathan. A compact Riemannian nilmanifold is a compact Riemannian manifold which is locally isometric to a nilpotent Lie group with left invariant metric. These spaces are constructed as follows. Let be a lattice in a simply connected nilpotent Lie group N, as above. Endow N with a left invariant (Riemannian) metric. Then the subgroup acts by isometries on N via left multiplication. Thus the quotient is a compact space locally isometric to N. Note: this space is naturally diffeomorphic to
Compact nilmanifolds also arise as principal bundles. For example, consider a 2 step nilpotent Lie group N which admits a lattice (see above). Let be the commutator subgroup of N. Denote by p the dimension of Z and by q the codimension of Z; i. e. the dimension of N is p+q. It is known (see Raghunathan) that is a lattice in Z. Hence, is a p dimensional compact torus. Since Z is central in N, the group G acts on the compact nilmanifold with quotient space This base manifold M is a q dimensional compact torus. It has been shown that every principal torus bundle over a torus is of this form, see. More generally, a compact nilmanifold is a torus bundle, over a torus bundle, over over a torus. As mentioned above, almost flat manifolds are intimately compact nilmanifolds. See that article for more information.
Нилпотентті Лей топтары
Жоғарыда келтірілген гомогенді нил көптүрліліктердің анықтамасынан, сол жақтан инвариантты метрикасы бар кез келген нилпотентті Лай тобы гомогенді нил көптүрлілік болатыны көрінеді. Ең танымал нилпотентті Лай топтары – диагональдық элементтері 1-ге тең және төменгі диагональдық элементтерінің бәрі нөл болатын матрицалық топтар. Мысалы, Хайзенберг тобы 2 қадамдық нилпотентті Лай тобы болып табылады. Бұл нилпотентті Лай тобы сонымен қатар компактты факторға ие болуымен ерекшеленеді. Топ – бүтін коэффициенттері бар жоғарғы үшбұрышты матрицалар болады. Соның нәтижесінде алынған нил көптүрлілік үш өлшемді. Мүмкін болатын бір негізгі домен – (изоморфты) [0,1]³ , оның жақтары тиісті тәсілмен сәйкестендірілген. Себебі, нил көптүрліліктің кез келген элементін негізгі домендегі элемент арқылы бейнелеуге болады. Мұнда ⌊x⌋ – x-тің ең кіші бүтін санына жуықтауы, ал {x} – бөлшек бөлігін білдіреді. Мұндағы ең кіші сан функциясының пайда болуы – нил көптүрліліктердің аддитивті комбинаторикамен байланысы туралы меңзеу: тірек полиномдары немесе жалпыланған полиномдар жоғары ретті Фурье талдауын дамытуда маңызды рөл атқаратын сияқты.
Абельдік Лай топтары
Кез келген абельдік Лай тобы қарапайым мысал бола алады. Себебі, мұндай кез келген топ – нөлдік Лай тобы. Мысалы, қосылу бойынша нақты сандар тобын және бүтін сандардан тұратын дискретті, кокомпакт кіші топты қарастыруға болады. Соның нәтижесінде пайда болатын 1-қадамдық нильманифольд – бұл таныс шеңбер. Тағы бір таныс мысал – қосылу бойынша компактты 2-тор немесе Евклид кеңістігі болуы мүмкін.
Жалпылау
Шешілетін Ли топтарына негізделген параллель құрылым solvmanifolds деп аталатын кеңістіктер класын тудырады. Solvmanifolds-тың маңызды мысалы — күрделі геометрияда белгілі Иноуэ беттері.