Кіріспе
Математикада n көптүрліліктегі эквиваленттік қатынастың түрі. Математикада (дифференциалдық геометрияда) жапырақтану – n көптүрліліктегі эквиваленттік қатынас, мұнда эквиваленттік сыныптар байланысты, инъективті түрде енгізілген субкөптүрліліктер болып табылады, барлығы бірдей өлшемді p, нақты координаттық кеңістіктің Rn-нің стандартты енген Rp қосалқы кеңістігінің x + Rp косеттеріне ыдырауын үлгілейді. Эквиваленттік сыныптар жапырақтар деп аталады. Егер көптік және/немесе субкөптік бөлшектерінің бөлшектік сызықтық, дифференциалдық (Cr класының) немесе аналитикалық құрылымы болуы қажет болса, онда тиісінше бөлшектік сызықтық, дифференциалдық немесе аналитикалық жапырақтарды анықтайды. Cr класының дифференциалданатын жапырақтарының ең маңызды жағдайында r ≥ 1 деп түсініледі (әйтпесе C0 – топологиялық жапырақтану). p саны (жапырақтың өлшемдері) жапырақтың өлшемдері деп аталады, ал 1=q = n − p оның кодименсиясы деп аталады. Математикалық физиктердің жалпы салыстырмалылық теориясы туралы кейбір мақалаларында жапырақшалау (немесе кесу) термині тиісті Лоренц көптүрлілігінің (a (p+1) өлшемді кеңістік-уақыт) p өлшемді гипербеттерге бөлінген жағдайды сипаттау үшін қолданылады, бұл шынайы бағаланған тегіс функцияның (скалярлық өріс) деңгейлі жиынтығы ретінде көрсетілген, оның градиенті барлық жерде нөл емес; бұл тегіс функция әдетте уақыт функциясы деп қабылданады, яғни оның градиенті барлық жерде уақыт сияқты, сондықтан оның деңгейлі жиынтығы барлық кеңістік сияқты гипербеттер. Стандартты математикалық терминологияға сәйкес, бұл гипербеттер көбінесе жапырақтардың жапырақтары (немесе кейде кесінділері) деп атайды. Бұл жағдай стандартты математикалық мағынада 1 өлшемді жапырақты құраса да, бұл типтегі мысалдар шын мәнінде жаһандық тұрғыдан қарапайым; (математикалық) 1 өлшемді жапырақтың жапырақтары әрқашан жергілікті деңгейде функцияның деңгейлі жиынтығы болса да, олар әдетте осылай жаһандық тұрғыда білдірілмейді. Келесі анықтамада Rp × Rq мәндері бар координаталық диаграммалар қарастырылады, бұл шекаралық және (дөңгелек) бұрыштары бар көптікке мүмкіндік береді. Кодименсиялық q n көпбұрыш M-дегі жапырақты диаграмма жұп (U,φ), мұнда U ⊆ M ашық және φ – дифеоморфизм, Rq-де тіктөртбұрышты маң және Rp-де тіктөртбұрышты маң. Py = φ−1(Bτ × {y}) жиыны, мұндағы Bτ, осы жапырақты диаграмманың плакаты деп аталады. Әр x ∈ Bτ үшін Sx = φ−1({x} × B) жиыны жапырақты диаграмманың көлденеңі деп аталады. ∂τU = φ−1(Bτ × (∂B)) жиыны U-ның тангенциалдық шегі деп аталады, ал ∂U = φ−1((∂Bτ) × B) жиыны U-ның көлденең шегі деп аталады. Жапырақты диаграмма барлық жапырақтарының негізгі үлгісі болып табылады, плакаттар жапырақтар болып табылады. Bτ белгісі "B тангенциалды" және B – "B көлденең" деп оқылады. Сондай-ақ, әртүрлі мүмкіндіктер бар. Егер екеуінің де B және Bτ бос шекарасы болса, жапырақты диаграмма n көпбұрыштың шекарасыз кодименсиялық q жапырақтарын үлгілейді. Егер бір, бірақ екі тіктөртбұрышты маңның де шекарасы болса, жапырақты диаграмма n көпбұрыштың шекарасы бар және бұрыштары жоқ жапырақтарының әртүрлі мүмкіндіктерін үлгілейді. Нақтырақ айтқанда, егер ∂B ≠ = ∂Bτ болса, онда ∂U = ∂τU – плакаттардың бірігуі және плакаттар арқылы жапырақшалану шекараға жанасады. Егер ∂Bτ ≠ = ∂B болса, онда ∂U = көлденеңдердің бірігуі және жапырақшалар шекараға көлденең. Ақырында, егер ∂B ≠ ≠ ∂Bτ болса, онда бұл тангенциалды шекараны көлденең шекарадан бөлетін бұрышы бар жапырақты көпқабатты модель. Когерентті жапырақты диаграммалар туралы түсінікті қайта құрудың пайдалы жолы w ∈ Uα ∩ Uβ үшін жазу болып табылады. (Uα,φα) белгісі жиі (Uα,xα,yα) деп жазылады. Ашық жиынтықтардағы жоғарыда анықталған плакаттар мен көлденеңдер де ашық. Бірақ жабық плакаттар мен көлденеңдер туралы да айтуға болады. Атап айтқанда, егер (U,φ) және (W,ψ) – (U-ның жабылуы) W және φ = ψ|U кіші жиынтығы болып табылатын жапырақты диаграммалар болса, онда егер B, диффеоморфты түрде A жапырақты атласына алып баратыны көрінсе, онда егер әр α ∈ A үшін жапырақты диаграмманың (Wα,ψα) және φα = ψα|Uа тығыз кіші жиынтығы болса, онда ол тұрақты деп аталады; қаптамасы {Uα | α ∈ A} жергілікті шекті; егер (Uα,φα) және (Uβ,φβ) жапырақты атластың элементтері болса, онда әрбір жабық плаканың ішкі бөлігі P By (1) қасиетінде ең көп дегенде бір плакаға сәйкес келеді, ал координаттар xα және yα координаттарға дейін созылады және біреу (3) қасиетті жазуы тең, егер Uα ∩ Uβ ≠ ∅, онда координаттар үзілісінде тұрақты. Яғни, ол формулаға ие. Жоғарыдағы анықтамаларды пайдаланып, әрбір жапырақты атластың когерентті және тұрақты жаңаруы бар екенін дәлелдеуге болады. {| class="toccolours collapsible collapsed" width="80%" style="text-align:left" !Дәлел Жапырақтар туралы түсінік жапырақтану туралы интуитивті ойлауға мүмкіндік береді. Сәл геометриялық анықтама үшін, p өлшемді жапырақтану n көпбұрыштың M жиынтығын жай ғана {Ma} жиынтығы ретінде қарастыруға болады, бұл өзара байланыссыз, байланысты, енгізілген p өлшемді субкөпбұрыштықтардың (жапырақтардың жапырақтары) жиынтығы, M, сондықтан M-дегі әрбір x нүктесі үшін U нүктесін қамтитын x нүктесіне гомеоморфты 'R'^(n) диаграммасы бар, оның әрбір жапырағы Ma, U жиынымен бос жиынтықта немесе p өлшемді кеңістіктердің саналатын жиынтығында кездеседі, олардың суреттері R-де p өлшемді аффиндік кеңістіктер болып табылады, олардың бірінші n − p координаттары тұрақты. Жергілікті түрде, әрбір жапырақтану суберсия болып табылады, бұл келесіге мүмкіндік береді. Анықтама. M және Q көпбұрыштарының өлшемдері n және q≤n болсын, және f : M→Q суберсия болсын, яғни, функцияның дифференциалының (Якобиан) ранкі q болсын. Имплициттік функция теоремасынан f, M-дегі q кодименсиялық жапырақтануды тудырады, мұнда жапырақтар x ∈ Q үшін f−1(x) компоненттері ретінде анықталады. Зорн леммасы бойынша, жапырақты атластардың әрбір когерентті класы бірегей максималды жапырақты атласты қамтиды. Анықтама. M-дегі q кодименсиясы және Cr класы бар жапырақтану – M-дегі максималды Cr жапырақты атласы.
In mathematics (differential geometry), a foliation is an equivalence relation on an n manifold, the equivalence classes being connected, injectively immersed submanifolds, all of the same dimension p, modeled on the decomposition of the real coordinate space Rn into the cosets x + Rp of the standardly embedded subspace Rp. The equivalence classes are called the leaves of the foliation. If the manifold and/or the submanifolds are required to have a piecewise linear, differentiable (of class Cr), or analytic structure then one defines piecewise linear, differentiable, or analytic foliations, respectively. In the most important case of differentiable foliation of class Cr it is usually understood that r ≥ 1 (otherwise, C0 is a topological foliation). The number p (the dimension of the leaves) is called the dimension of the foliation and 1=q = n − p is called its codimension. In some papers on general relativity by mathematical physicists, the term foliation (or slicing) is used to describe a situation where the relevant Lorentz manifold (a (p+1) dimensional spacetime) has been decomposed into hypersurfaces of dimension p, specified as the level sets of a real valued smooth function (scalar field) whose gradient is everywhere non zero; this smooth function is moreover usually assumed to be a time function, meaning that its gradient is everywhere time like, so that its level sets are all space like hypersurfaces. In deference to standard mathematical terminology, these hypersurface are often called the leaves (or sometimes slices) of the foliation. Note that while this situation does constitute a codimension 1 foliation in the standard mathematical sense, examples of this type are actually globally trivial; while the leaves of a (mathematical) codimension 1 foliation are always locally the level sets of a function, they generally cannot be expressed this way globally,
In the following definition, coordinate charts are considered that have values in Rp × Rq, allowing the possibility of manifolds with boundary and (convex) corners. A foliated chart on the n manifold M of codimension q is a pair (U,φ), where U ⊆ M is open and is a diffeomorphism, being a rectangular neighborhood in Rq and a rectangular neighborhood in Rp. The set Py = φ−1(Bτ × {y}), where , is called a plaque of this foliated chart. For each x ∈ Bτ, the set Sx = φ−1({x} × ) is called a transversal of the foliated chart. The set ∂τU = φ−1(Bτ × (∂)) is called the tangential boundary of U and = φ−1((∂Bτ) × ) is called the transverse boundary of U. The foliated chart is the basic model for all foliations, the plaques being the leaves. The notation Bτ is read as "B tangential" and as "B transverse". There are also various possibilities. If both and Bτ have empty boundary, the foliated chart models codimension q foliations of n manifolds without boundary. If one, but not both of these rectangular neighborhoods has boundary, the foliated chart models the various possibilities for foliations of n manifolds with boundary and without corners. Specifically, if ∂ ≠ ∅ = ∂Bτ, then ∂U = ∂τU is a union of plaques and the foliation by plaques is tangent to the boundary. If ∂Bτ ≠ ∅ = ∂, then ∂U = is a union of transversals and the foliation is transverse to the boundary. Finally, if ∂ ≠ ∅ ≠ ∂Bτ, this is a model of a foliated manifold with a corner separating the tangential boundary from the transverse boundary. A useful way to reformulate the notion of coherently foliated charts is to write for w ∈ Uα ∩ Uβ
The notation (Uα,φα) is often written (Uα,xα,yα), with
|}
Plaques and transversals defined above on open sets are also open. But one can speak also of closed plaques and transversals. Namely, if (U,φ) and (W,ψ) are foliated charts such that (the closure of U) is a subset of W and φ = ψ|U then, if it can be seen that , written , carries diffeomorphically onto
A foliated atlas is said to be regular if
for each α ∈ A, is a compact subset of a foliated chart (Wα,ψα) and φα = ψα|Uα;
the cover {Uα | α ∈ A} is locally finite;
if (Uα,φα) and (Uβ,φβ) are elements of the foliated atlas, then the interior of each closed plaque P ⊂ meets at most one plaque in
By property (1), the coordinates xα and yα extend to coordinates and on and one writes Property (3) is equivalent to requiring that, if Uα ∩ Uβ ≠ ∅, the transverse coordinate changes be independent of That is
has the formula
Using the above definitions for coherence and regularity it can be proven that every foliated atlas has a coherent refinement that is regular. {| class="toccolours collapsible collapsed" width="80%" style="text align:left"
!Proof
The notion of leaves allows for an intuitive way of thinking about a foliation. For a slightly more geometrical definition, p dimensional foliation of an n manifold M may be thought of as simply a collection {Ma} of pairwise disjoint, connected, immersed p dimensional submanifolds (the leaves of the foliation) of M, such that for every point x in M, there is a chart with U homeomorphic to 'R'^(n) containing x such that every leaf, Ma, meets U in either the empty set or a countable collection of subspaces whose images under in are p dimensional affine subspaces whose first n − p coordinates are constant. Locally, every foliation is a submersion allowing the following
Definition. Let M and Q be manifolds of dimension n and q≤n respectively, and let f : M→Q be a submersion, that is, suppose that the rank of the function differential (the Jacobian) is q. It follows from the Implicit Function Theorem that ƒ induces a codimension q foliation on M where the leaves are defined to be the components of f−1(x) for x ∈ Q. By Zorn's lemma, it is obvious that every coherence class of foliated atlases contains a unique maximal foliated atlas. Thus,
Definition. A foliation of codimension q and class Cr on M is a maximal foliated Cr atlas of codimension q on M.
Голономия
(M, ) - жапырақты көптік. Егер L – жапырақ болса және s – L-дегі жол болса, онда M-дегі s-тің айналасындағы жапырақтың қалай өзгеретіні қызығушылық тудырады. Шартты түрде, жапырақтың ішіндегі тұрғын s жолымен жүріп, жақын орналасқан барлық жапырақтарды қадағалайды. Олар (кейіннен s(t) деп белгіленеді) қозғалғанда, кейбір жапырақтар "көзге көрінбей кетеді", яғни көру қашықтығынан шығып қалады, ал басқалары кенеттен пайда болып, L-ге асимптотикалық жақындауы мүмкін, тағы басқалары шамалы параллель немесе L-ге бүйінен айналып жүруі мүмкін, және т.б. Егер s – цикл болса, онда s(t) t шексіздікке ұмтылғанда s(t0) нүктесіне қайта-қайта оралады, әр ретте көбірек жапырақтар көз алдынан өтіп немесе жоғалып кетуі мүмкін. Бұл мінез-құлық тиісті түрде формалдағанда, жапырақшаның голономиясы деп аталады. Голономия жапырақты көптіктерде әртүрлі нақты тәсілдермен іске асырылады: жапырақты бундельдердің толық голономия тобы, жалпы жапырақты көптіктердің голономия псевдотобы, жалпы жапырақты көптіктердің бастамалық голономия группоиды, жапырақтың бастамалық голономия тобы және жапырақтың инфинитезималды голономия тобы.
Жазық кеңістік
Бірінші n-p координаталары тұрақты нүктелерден тұратын кіші кеңістіктердің көбейтіндісі түрінде жапырақталған n өлшемді кеңістікті қарастырайық. Бұл бір координаттық жүйемен сипатталуы мүмкін. Мәселенің мәні мынада: жапырақтар немесе пластиналар R^(n-p) арқылы R^(p) ретімен нөмірленеді. Осыған ұқсас мысал үш өлшемде қарастырылады: кітаптың екі өлшемді беттері бір өлшемді бет нөмірімен нөмірленеді.
Құрамында
Көп жағдайда қарапайым жапырақтар мысалы – жапырақтар арқылы жапырақталған өнімдер (М-нің тағы бір жапырақталған түрі мына арқылы беріледі.). Көбірек жалпылама класс – F көптігі үшін жазық G бундельдері. Егер өкілдік берілген болса, монодромиясы ρ болатын жазық Homeo(F) бундельі мына арқылы беріледі, мұнда ол универсалды жабында палубалық түрлендірулер арқылы, ал F-ке ρ өкілдігі арқылы әсер етеді. Жазық бундельдер талшықты бундельдердің құрамына кіреді. Көптіліктер арасындағы бейнелеу – егер F көптігі болса, онда әр b ∈ B үшін ашық маң U бар, сонда p1: U × F → U проекциясы бірінші факторға гомеоморфизм болады. Талшықты бундель жапырақтары арқылы жапырақталғандықты тудырады. Оның жапырақтар кеңістігі L, B-ге гомеоморфты, атап айтқанда L – Хаусдорф көптігі.
Қаптамалар
Егер M → N - көпқырлылар арасындағы жапқыш карта болса және F - N-дегі жапырақша болса, онда ол M-дегі жапырақшаға кері тартылады. Көбірек айтқанда, егер карта тек тармақталған жапқыш болса, және тармақтану локусы жапырақшаға перпендикуляр болса, онда жапырақшаны кері тартуға болады.
Лей топтары
Егер G — Лай тобы болса және H — Лай кіші тобы болса, онда G, H-тың косеттерімен жапырақтанған болады. H, G-де жабық болған жағдайда, G/H коэффициенттік кеңістігі — G-ді H талшығы және G/H негізі бар тегіс (Гаусдорф) көптікке айналдыратын талшықтық буынды болып табылады. Бұл талшықтық буынды, құрылымдық тобы H болатын, негізгі буынды болып табылады.
Жалған топтың әрекеттері
G — M көптүгінде тегіс әрекет ететін Lie тобы болсын. Егер әрекет жергілікті бос әрекет немесе бос әрекет болса, онда G орбиталары M-нің жапырақтанған құрылымын анықтайды.
Жапырақтардың болуы
қосылған, тығыз емес коллектордағы үлестірілімнің интегралданатын үлестірілімге гомотоптық болуы үшін қажетті және жеткілікті шартты берді. Кез келген компактты коллекторда үлестірілім болған жағдайда, сол өлшемдегі жапырақтандырудың бар екенін көрсетті.