高斯-博内定理
数学术语
微分几何中,高斯-博内定理(亦称高斯-博内公式)是关于曲面的图形(由曲率表征)和拓扑(由欧拉示性数表征)间联系的一项重要表述。它是以卡尔·弗里德里希·高斯和皮埃尔·奥西安·博内命名的,前者发现了定理的一个版本但从未发表,后者1848年发表了该定理的一个特例。
定理内容
设M是一个紧的二维黎曼流形, 是其边界。令K为M的高斯曲率, 为 的测地曲率。则有
其中dA是该曲面的面积元,ds是M边界的线元。此处 是 的欧拉示性数
如果 的边界是分段光滑的,我们将 视作光滑部分相应的积分之和,加上光滑部分在曲线边界上的转过的角度之和。
一般化的高斯-博内定理
广义高斯-博内定理(generalized Gauss–Bonnet theorem)成立于偶数维数的闭黎曼流形。在偶数维数的闭黎曼流形,欧拉示性数仍然可以表达为曲率多项式的积分。
公式:
这是对于高维空间的直接推广。
例如在四维空间:
二维高斯-博内定理的操作式证明
陈省身大师曾给出高维里高斯-博内定理的一个内蕴证明。用指南车也能给出二维高斯-博内定理的操作式证明。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 15:25
目录
概述
定理内容
一般化的高斯-博内定理
二维高斯-博内定理的操作式证明
参考资料