n维球面是普通的
球面在任意
维度的推广。它是(n+1)维空间内的n维
流形。特别地,0维球面就是直线上的两个点,1维球面是
平面上的
圆,2维球面是三维空间内的普通球面。高于2维的球面有时称为超球面。中心位于原点且半径为单位长度的n维球面称为单位n维球面,记为S。用符号来表示,就是:
n维球面是(n+1)维球体的表面或边界,是n维流形的一种。对于n≥2,n维球面是
单连通的n维流形,其曲率为正的常数。
对于任何
自然数n,
半径为r的n维球面定义为(n+1)维
欧几里得空间中到某个定点的距离等于常数r的所有点的集合,其中r可以是任何正的实数。它是(n+1)维空间内的n维
流形。特别地:
以上的n维球面在(n+1)维空间中存在,是nn维球面的
体积形式ω由下式给出:
由n维球面所包围的体积,称为(n+1)维球体。如果把球体的表面包括在内,则(n+1)维球体是
封闭的,否则是
开放的。
就像三维空间中的二维球面可以通过
球极平面投影映射到二维平面上一样,一个n维球面也可以通过球极平面投影的n维形式映射到n维超平面。例如,半径为1的二维球面上的点 [x,y,z]映射到xy平面上的点 。也就是说: