单纯复形(Simplicial Complex)是
拓扑学中的概念,指由
点、
线段、
三角形等
单纯形“粘合”而得的拓扑对象。单纯复形不应当与
范畴同伦论中的
单纯集合混淆。
拓扑学中的定义
数学中,单纯复形是由
三角形组成的一种
几何图形。通过把一般的图形和这些较简单的图形按规定方式对应起来,可以简化一般图形的
拓扑(定性的)研究。这些基本的三角形称为
二维单纯复形,简称二维单形,更高维的单纯复形也可以用三角形的高维类似物(即通常所说的N维单形;
三维单形是四面体)构成。
这些三角形必须用一定的方式,即或者不相交,或者相交部分是其公共面。用代数方法研究给定复形的定点、边界与三角形之间的关系,可以得到刻画这些三角形在复形中的拓扑排列的
代数结构,从而也就刻画了这个复形所赖以构成的原来图形的拓补。
单纯同调论的定义
单纯复形亦称几何单纯复形。单纯同调论中的一个基本概念。用单形构造的并且按一定规则组成的图形。它是定义一类
拓扑空间的工具。设K是n维
欧氏空间R中单形的有限集合,称K为
单纯复形,简称复形,若它满足:
1.若是K中的单形,则的任意面都属于K。
2.若s和s为K中任意两个单形,则s∩s或者是空集,或者是s与s的一个公共面.。
K中单形维数的最大值称为复形K的维数,记为dim K。这里定义的复形是由有限个单形构成的有限复形,根据需要还可推广定义无穷复形。若K是一个复形,则K的全体维数不大于r的单形组成一个复形,称为K的r维骨架,记为K.K即是K的顶点集合。若是一个q维单形,则它的全体面组成一个q维复形,称为单形的闭包复形,记为cl;而的全体真面组成一个q-1维复形,称为的边缘复形,记为Bd。
性质特点
设有R中q+1个点集A={a0,a1,…,aq},若向量组{a1-a0,a2-a0,…,aq-a0}线性无关,称A为几何无关点组或A中点是几何独立的,设{a0,a1,…,ap}是R中p+1个几何独立的点,点集{xa1,…,ap为顶点的p维单形,记为(a0,a1,…,ap),λ0,…,λp称为x关于顶点a0,…,ap的重心坐标,p维单形也简记为σ或σ,p为σ的维数,记为dimσ,关于坐标的点称为该单形的重心。至少有一个重心坐标为0的点称为该单形的边缘点,全体边缘点构成单形的边缘,记为σ。以{a0,a1,…,ap}的任一子集为顶点做成的单形称为原单形的面。零维面是顶点,一维面也称为棱,真子集做成的面也叫真面。零维单形是一个点,一维单形是一线段,二维单形是一三角形,三维单形是一四面体。
设K是R中单形的有限集合,满足:(1)若σ是K中单形,则σ的任何面都是K中单形。(2)若σ1与σ2是K中单形,则σ1∩σ2或为空集,或为σ1与σ2的公共面,则称K为单纯复形,简称复形。K中单形维数的最大值称为复形K的维数,即:
复形的零维单形称为顶点;若L⊂K,且L亦为
复形,称L为K的子复形;K是p维复形,复形K′={σ|σ∈k,dimσ≤r}称为K的r维骨架。K在R中,作为Rn的子空间,记成|K|,称为K的伴随多面体,简称多面体,K称为|K|的(单纯)剖分或三角剖分。若L是K的子复形,则(K,L)与(|K|,|L|)分别称为单纯复形偶与多面体偶。
设X是拓扑空间,若存在复形K与同胚f: |K|→X,则复形K与同胚f所成偶(K,f)称为空间X的一个单纯剖分或三角剖分,简称K是X的单纯剖分,相应地X称为
可剖分空间。维数不大于3的流形或任何微分流形是可剖分的。常见空间的剖分为:(1)对n维球面S同胚,n+1维单形σ的边缘做成的复形即为Sn的剖分。(2)对莫比乌斯带的剖分(如图1):(3)环面T2=S×S的剖分(如图2)。(4)克莱因瓶(如 图3)。(5)把正六边形边界上关于中心对称的点迭合起来可得射影平面P,其剖分(如图4)。若将上图六边形同胚地看成圆盘,就是通常见到的关于射影平面的剖分。
任何单形是
欧氏空间的紧子集,则可剖分空间为可度量化的
局部道路连通空间。若L是K的子复形,则|L|是|K|的闭子空间。若K不是两个非空不相交的子复形之并,称复形K是连通的。设L是K的最大连通子复形,称L是K的一个连通分支。对连通性,下述几条等价: (1)K连通。(2)K的一维骨架K1连通。(3) |K|连通。(4) |K|道路连通。任何复形K是有限个互不相交的连通分支K1,…,Kr的并,则|K|是连通(道路连通) 分支|K1|,…,|Kr|的并。
设σ=(a0,a1,…,ap) 是p维单形(p>0),σ的顶点排列顺序ai0,…,aip与aj0,…,ajp若相差偶数个对换,则称为等价的,按这种等价将排列方式分为两类,每个等价类称为单形σ的一个定向。每一单形有两个定向,称为互相相反的定向,单形和它的一个定向一起称为有向单形,以顶点顺序a0,a1,…,ap决定的有向单形记为0,…,ap>,而它的相反定向的单形记为-σ或-σ,显然—0,a1,…,ap>由顶点顺序a1,a0,a2,a3,…,ap决定其定向,对零维单形a也认为有两个定向a与-a。设K是单纯复形,若K中任一单形都指定了一个定向,称复形K是定向的,它的全体有向单形称为K的有向单形基本组。