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單位分解


給定一個光滑流形 M 和一個開覆蓋 U_i,服從覆蓋 U_i 的單位分解是一組光滑的、非負的函式 psi_i,使得 psi_i支撐集包含在 U_i 中,並且 sum_(i)psi_i=1 處處成立。通常要求 U_i 具有緊閉包,可以解釋為有限的或有界的開集。在 U_i區域性有限覆蓋的情況下,任何點 x in M 僅有有限個 i 使得 psi_i(x)!=0

單位分解可以用於將區域性定義的物件拼合在一起。例如,總是存在光滑的全域性向量場,可能在某些地方消失,但不是恆等於零。用座標圖 U_i 覆蓋 M,使得任何點只被有限個座標圖重疊覆蓋。在每個座標圖 U_i 上,存在區域性向量場 partial/partialx_j。將它們標記為 v_(i,j),並且對於每個圖,選擇向量場 v_(i,1)=partial/partialx_1。那麼 sum_(i)psi_iv_(i,1) 是一個全域性向量場。這個求和是收斂的,因為在任何 x 處,只有有限個 psi_i(x)!=0

其他應用需要將物件解釋為函式,或者稱為叢截面的函式推廣,例如黎曼度量。透過將這樣的度量視為叢的截面,很容易證明在任何光滑流形上都存在光滑度量。證明使用了單位分解,並且與上面使用的證明類似。

嚴格來說,求和 sum_(i)psi_i 不必恆等於 1 才能使論證成立。之所以得名,是因為在每個點,這些函式都對值 1 進行分割。此外,從凸性的角度來看,這也很方便。


另請參閱

凸集, 開覆蓋, 黎曼度量, 截面, 光滑流形, 向量場

此條目由 Todd Rowland 貢獻

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請引用為

Rowland, Todd. "單位分解。" 來自 Web 資源,由 Eric W. Weisstein 建立。 https://mathworld.tw/PartitionofUnity.html

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