群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。商空间是一个线性空间模一个子空间所得的线性空间。
概念
德拉姆上同调群(de Rham cohomology group)是
闭形式空间关于
正合形式空间的
商空间。设M是
微分流形,称闭p形式的实
向量空间关于正合p形式子空间的商空间:={闭p形式}/{正合p形式}为M的p维德拉姆上同调群。
这是1930年由乔治·德拉姆给出的,他建立了微分流形的微分结构与拓扑结构的一个重要关系。
设f:M→N是C映射,则有
代数同态δf:E*(N)→E*(M),δf与d可交换,从而诱导出一个同态f*:HdeR(N)→HdeR(M),且对另一个C映射g:N→X有(g°f)*=f*°g*,(id)*=id。若f:M→N是一个
微分同胚,则诱导出的同态f*是同构。这就表明德拉姆上同调群是微分流形的微分
拓扑不变量。可以证明,若M是紧致流形,则HdeR(M)是有限维的,其维数等于M的第p个
贝蒂数bp。
群
群是一种只有一个运算的、比较简单的
代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。
设G为一个非空集合,a、b、c为它的任意元素。如果对G所定义的一种代数运算“·”(称为“乘法”,运算结果称为“乘积”)满足:
(1)封闭性,a·b∈G;
(2)结合律,即(a·b)c = a·(b·c);
(3)对G中任意元素a、b,在G中存在惟一的元素x,y,使得a·x= b,y·a=b,则称G对于所定义的运算“·”构成一个群。例如,所有不等于零的实数,关于通常的乘法构成一个群;时针转动(关于模12加法),构成一个群。
群是数学最重要的概念之一,已渗透到现代数学的所有分支及其他学科中。凡是涉及对称,就存在群。例如,可以用研究图形在变换群下保持不变的性质,来定义各种几何学,即利用变换群对几何学进行分类。可以说,不了解群,就不可能理解现代数学。
1770年,
拉格朗日在讨论代数方程根之间的置换时,首先引入群的概念,而它的名称,是
伽罗瓦在1830年首先提出的。
微分流形
设M是仿紧
豪斯多夫空间,且是
拓扑流形,称A= {(Uα,Фα)|α∈P}是它的地图,如果{Uα|α∈P}是M的
开覆盖,Фα是从Uα到n维欧氏空间R的某开集上的同胚。(Uα,Φα)称为坐标卡。如果两个坐标卡 (Uα,Фα),(Uβ,Φβ) 满足Uα∩Uβ≠Φ,则称Φβ·Фα:Φα(Uα∩Uβ) →Φβ(Uα∩Uβ) 和Φα·Φβ: Φβ(Uα∩Uβ) →Фα(Uα∩Uβ) 为Uα∩Uβ上的坐标变换。如果A的所有坐标变换都是C可微的,则称A为一个C地图,其中1≤r≤∞。r也可等于ω,此时A称为解析地图。拓扑流形M的坐标卡 (U,Φ) 称为与A是Cr相容的,如果任意(Uα,Φα) ∈A,坐标变换Φ·ΦαΦα·Φ均C可微。拓扑流形M的C地图A称为最大的,如果它包含M的所有与之C相容的坐标卡。M上的最大C地图A称为M的C微分结构。(M,A)称为C微分流形,或简称为C流形。当r=∞时,C微分结构也称为光滑结构,C流形也称为光滑流形。r=ω时,C结构也称为解析结构,C流形称为
解析流形。C流形(M,A)有时也简记为M。
从直观上看,拓扑流形是局部欧氏空间,局部之间用同胚映射(坐标变换)粘贴在一起。n维C流形,不仅局部同胚于n维欧氏空间,而且局部之间是用C光滑、且其逆也C光滑的坐标变换粘贴在一起。
两个C流形M和N,f:M→N是连续映射,且任一点P∈M,有包含P点的M中的坐标卡(U,Φ)以及包含f(P)的N中的坐标卡(V,φ),使得f(U)⊂V,同时,映射φ°f°Φ-1:Φ(U)→φ(V)是C光滑的(1≤r≤∞或r=ω),则称f是C映射。C映射也称为光滑映射,C映射也称为解析映射。其中称为f的局部表示。
C流形M和N之间的同胚f:M→N,如果f和f均是C映射,则称f是C
微分同胚。
向量空间
设K为交换体。称赋以由下列两个给定法则所定义的代数结构的集合E为K上的向量空间:
——记为加法的合成法则,
——记为乘法的作用法则,即从K×E到E中的映射,
这两个法则满足下列条件:
a)赋以加法的集合E是交换群;
b) 对K的任一元素偶(α,β),以及对E的任一元素x,
α(βx)=(αβ)x;
c) 对E的任一向量x,1x=x,其中1表示体K的单位元素;
d)对K的任一元素偶(α,β),以及对E的任一元素偶(x,y),
(α+β)x=αx+βx
α(x+y)=αx+αy.
当体K不再假定为交换的时,满足上述条件的集合E称为K上的左向量空间.
如果条件:
α(βx)=(αβ)x
换为:α(βx)=(βα)x,
则称E为K上的右向量空间。在这种情况下,E上的作用法则记为:
例如,设K为交换体,而E为只有一个记为0的元素的集合。E赋以两个法则:
(0,0)↦0,(α, 0)↦0
则E为K上的向量空间。
设A为非空集合,F为交换体K上的向量空间. 赋予从A到F中的全体映射之集F=ℱ(A,F)以下两个法则:
——给定从A到F中的映射f与g,映射f+g使A的任一元素x对应元素f(x)+g(x);
——给定K的元素a和从A到F中映射f,映射αf使A的任一元素x对应F的元素αf(x)。
则ℱ(A, F)为一向量空间,很自然地称之为从A到F中的全体映射之向量空间。
当A为自然数集N的区间[1,n],而F=K时,向量空间ℱ(A,F)就是向量空间Kn。
商空间
商空间是一个线性空间模一个子空间所得的
线性空间。设V是域P上的线性空间,W是V的子空间,对V中每一元α,定义α+W={α+β|β∈W},设V-={α+W|α∈V},利用V的加法及P与V的纯量乘法,可以在V-内引入如下的加法及P与V-的纯量乘法:
(α+W)+(β+W)=(α+β)+W,
k(α+W)=kα+W (k∈P)。
这样的定义是完全确定的,而且V-关于这样定义的运算构成域P上的一个线性空间,称为V对
子空间W的商空间,记为V/W。例如,若V是P上5维线性空间,α1,α2,α3,α4,α5是基,W是由α1,α2生成的子空间,则V/W是由三个元素α3+W,α4+W,α5+W生成的商空间,而且这三个元素正好是V/W的基。一般地,若dim V/W有限,则称其为W关于V的余维数,记为Codim W。