可定向流形
几何拓扑学术语
已给Rn中一流形M(p维,Ck类),可用开集Vi (空间M中的开集)的覆盖拓扑空间M;对于每个Vi,存在着一个像是Vi的参变量表示:fi:Ωi→- Vi。fi 的选取使M 在Vi所有点定向,如果对于任何一对(i,j),fi及fj在Vi∩Vj中每点确定M 的同一定向,那么就说这些fi确定M 的一个定向。如果可找到一些局部参变量表示fi确定M的一个定向(如上所述),就说M是可定向的,一个流形M,即令是连通的,并不总是可定向的:“默比乌斯带”提供了不可定向曲面的一个例子。
基本介绍
拓扑流形的定向(orientation of topological manifold)是指确定流形指向的方式问题,有多种等价的方式来定义流形的定向,这里介绍比较基本的两种,设M为n维拓扑流形,由定义可知存在M的一个开覆盖使得对于每个有同胚(或),于是当时,
是(或)的开子集之间的同胚。若在M上可选取与使得当时,总是保向同胚,则称M为可定向流形;否则,称为不可定向流形。
设为单位区间,为流形M的一条道路,选取的一个分割使得某,现在通过选取的序向,使得在和上,它们有一致的序向,则当a为环道时,有的邻域到的邻域的一个同胚h,若h为保向同胚,则称a为保向的;否则称a为逆向的,于是M可定向的等价说法是:M上的任意环道都是保向环道。由于具有相同基点的同伦环道有相同的保向性,所以单连通流形必定可定向,因此n维球面S当n≥2时可定向(当然圆周S也可定向)。另一方面,如图1所示,默比乌斯带的腰圆是一条逆向曲线,从而默比乌斯带不可定向,因此一切包含默比乌斯带的曲面均不可定向,所以2维实射影平面、克莱因瓶等均为不可定向的闭曲面(2维流形)。
相关性质定理
命题1 在连通的定向流形上存在两个不同的定向,并且任何图给出与M的定向中的一个相同的局部定向。
定理1 如果带边流形M是可定向的,那么边界也是可定向的流形。
定义 设M是带边的定向流形,是给出M定向的图册。的定向由图册给出的的定向称为与M的定向是协调的。
引理1同胚于圆盘与Mf;bius带沿公共边界的粘合。
引理2Klein 瓶同胚于粘合了两个带的球面。
定理2(分类定理)任何光滑、紧致、连通、闭、二维流形或同胚于有k 个柄的球面,或同胚于有s 个膜的球面。
引理3任何二维、光滑、紧致、连通、闭的M2允许有限的三角剖分
引理4词W可以(借助于M2的同胚)改造成多边形W的所有顶点粘合到一个点。
引理5设则存在M2的同胚,把W变换为词。
引理6 如果则存在M2的同胚,使W转变为。
引理7 如果则存在M2的同胚,把W 变换为。
引理8 如果W(在W 上完成了上述的操作) 含有一对字母和的边:而且则存在一对边,使其中即对任何一对边和(这里),存在与它相“衔接”的一对边。
引理9 如果则存在的同胚,把W变成。
参考资料
最新修订时间:2023-01-08 11:59
目录
概述
基本介绍
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