Трубчатый район

Кривая, синего цвета, и несколько перпендикулярных ей линий, зеленого цвета. Небольшие части этих линий вокруг кривой показаны красным цветом.
Крупный план рисунка выше. Кривая обозначена синим цветом, а ее трубчатая окрестность T — красным. Согласно обозначениям в статье, кривая — это S , пространство, содержащее кривую, — это M , а Т = дж ( Н ) . {\displaystyle T=j(N).}
Схематическая иллюстрация нормального расслоения N с нулевым сечением синего цвета. Преобразование j отображает N 0 в кривую S на рисунке выше, а N — в трубчатую окрестность S . Н 0 {\displaystyle N_{0}}

В математике трубчатая окрестность подмногообразия гладкого многообразия — это открытое множество вокруг него , напоминающее нормальное расслоение .

Идею трубчатой ​​окрестности можно объяснить на простом примере. Рассмотрим гладкую кривую на плоскости без самопересечений. В каждой точке кривой проведите линию , перпендикулярную кривой. Если кривая не прямая, эти линии будут пересекаться между собой довольно сложным образом. Однако, если смотреть только на узкую полосу вокруг кривой, части линий в этой полосе не будут пересекаться и будут покрывать всю полосу без пробелов. Эта полоса является трубчатой ​​окрестностью.

В общем случае пусть Sподмногообразие многообразия M , а Nнормальное расслоение S в M. Здесь S играет роль кривой, а M роль плоскости, содержащей кривую. Рассмотрим естественное отображение

я : Н 0 С {\displaystyle i:N_{0}\to S}

которое устанавливает биективное соответствие между нулевым сечением N и подмногообразием S многообразия M. Расширение j этого отображения на все нормальное расслоение N со значениями в M, такое , что является открытым множеством в M , а j является гомеоморфизмом между N и называется трубчатой ​​окрестностью. Н 0 {\displaystyle N_{0}} дж ( Н ) {\displaystyle j(N)} дж ( Н ) {\displaystyle j(N)}

Часто открытое множество , а не сам j , называют трубчатой ​​окрестностью S , при этом неявно предполагается, что гомеоморфизм j, отображающий N в T, существует. Т = дж ( Н ) , {\displaystyle T=j(N),}

Нормальная трубка

Нормальная трубка к гладкой кривой — это многообразие, определяемое как объединение всех дисков, таких что

  • все диски имеют одинаковый фиксированный радиус;
  • центр каждого диска лежит на кривой ; и
  • каждый диск лежит в плоскости, перпендикулярной кривой, которая проходит через центр этого диска.

Формальное определение

Пусть будут гладкими многообразиями. Трубчатая окрестность в — это векторное расслоение вместе с гладким отображением, такое что С М {\displaystyle S\subseteq M} С {\displaystyle S} М {\displaystyle М} π : Э С {\displaystyle \пи :E\to S} Дж. : Э М {\displaystyle J:E\to M}

  • Дж. 0 Э = я {\displaystyle J\circ 0_{E}=i} где вложение и нулевая секция я {\displaystyle я} С М {\displaystyle S\hookrightarrow M} 0 Э {\displaystyle 0_{E}}
  • существуют некоторые и некоторые с и такие, что являются диффеоморфизмом . У Э {\displaystyle U\subseteq E} В М {\displaystyle V\subseteq M} 0 Э [ С ] У {\displaystyle 0_{E}[S]\subseteq U} С В {\displaystyle S\subseteq V} Дж. | У : У В {\displaystyle J\vert _{U}:U\to V}

Нормальное расслоение является трубчатой ​​окрестностью, и из-за условия диффеоморфизма во второй точке все трубчатые окрестность имеют одинаковую размерность, а именно (размерность векторного расслоения, рассматриваемого как многообразие, равна) размерности М . {\displaystyle М.}

Обобщения

Обобщения гладких многообразий дают обобщения трубчатых окрестностей, таких как регулярные окрестности или сферические расслоения для пространств Пуанкаре .

Эти обобщения используются для создания аналогов нормального расслоения или, скорее, стабильного нормального расслоения , которые являются заменой касательного расслоения (которое не допускает прямого описания этих пространств).

Смотрите также

  • Параллельная кривая  – обобщение концепции параллельных линий (также известная как смещенная кривая)
  • Лемма о трубке  – доказательство в топологииСтраницы, отображающие описания викиданных в качестве резерва

Ссылки

  • Рауль Ботт, Лоринг В. Ту (1982). Дифференциальные формы в алгебраической топологии . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 0-387-90613-4.
  • Моррис В. Хирш (1976). Дифференциальная топология . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 0-387-90148-5.
  • Валдир Мунис Олива (2002). Геометрическая механика . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 3-540-44242-1.
Получено с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Tubular_neighborhood&oldid=1184965892"