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向量叢聯絡


向量叢 vector bundle pi:E->M 上的聯絡是一種“微分” bundle sections 的方法,其方式類似於函式 fexterior derivative df。 特別地,聯絡 del 是從光滑截面 Gamma(M,E) 到具有 one-forms Gamma(M,E tensor T^*M)E 的光滑截面的函式,並滿足以下條件。

1. del fs=s tensor df+fdel s (萊布尼茨法則), 和

2. del s_1+s_2=del s_1+del s_2.

或者,聯絡可以被認為是 E tensor TMbundle sections 的線性對映,即 Evector field X 的截面,到 E 的截面,類似於 directional derivative。 函式 f 在向量場 X 方向上的 directional derivativedf(X) 給出。 聯絡與向量場 X 一起,可以應用於 E 的截面 s,以獲得截面 del _Xs。 從這個角度來看,聯絡也必須滿足

 del _(fX)s=fdel _Xs
(1)

對於任何光滑函式 f。 此屬性從第一個定義得出。

例如,trivial bundle E=M×R^k 允許 flat connection,因為任何 bundle section s 都對應於函式 s^~:M->R^k。 然後設定 del s=ds 給出聯絡。 trivial bundle 上的任何聯絡都具有 del s=ds+s tensor alpha 的形式,其中 alpha 是在 Hom(E,E)=E^* tensor E 中取值的任何 one-form,即 alphaone-forms 的矩陣。

one-forms 的矩陣

 alpha=[dx 2xdy 0; 0 dx-3dy 0; xydx 0 y^2dx+dy]
(2)

確定了在 R^2 上的秩為 3 的叢上的聯絡 del 。 它透過以下方式作用於截面 s=(s_1,s_2,s_3)

del _(partial/partialx)s=s_x+alpha(partial/partialx)s
(3)
=s_x+[1 0 0; 0 1 0; xy 0 y^2]s
(4)
=((partials_1)/(partialx)+s_1,(partials_2)/(partialx)+s_2,(partials_3)/(partialx)+xys_1+y^2s_3)
(5)
del _(partial/partialy)s=s_y+alpha(partial/partialy)s
(6)
=s_y+[0 2x 0; 0 -3 0; 0 0 1]s
(7)
=((partials_1)/(partialx)+2xs_2,(partials_2)/(partialx)-3s_2,(partials_3)/(partialx)+s_3).
(8)

在任何 trivialization 中,聯絡都可以像 trivial bundle 的情況一樣描述。 但是,如果叢 E 不是 trivial,則 exterior derivative ds 對於 bundle section s 不是 well-defined (全域性地)。 儘管如此,任何兩個聯絡之間的差異都必須是在 Eendomorphisms 中取值的 one-forms,即,one forms 的矩陣。 因此,聯絡空間形成一個 affine space

叢的 bundle curvature 由公式 Omega=del degreesdel 給出。 在座標中,Omega=alpha ^ alphatwo-forms 的矩陣。 例如,在上面的例子中,

 Omega=[0 2xdx ^ dy 0; 0 -3dx ^ dy 0; 0 2x^2ydx ^ dy y^2dx ^ dy]
(9)

是曲率。

描述聯絡的另一種方式是作為 Etangent bundle TE 的分裂,如 TM direct sum ETE 的垂直部分對應於沿纖維的切向量,並且是 dpi:TE->TM 的核。 水平部分不是先驗 well-defined 的。 聯絡定義了 TE_((x,v)) 的子空間,該子空間與 TM_x 同構。 它定義了 kflat sections s_i 使得 del s_i=0,它們是 Efiber bundlesvector basis,至少在 x 附近。 這些 flat sections 確定了 TEx 附近的水平部分。 此外,向量叢上的聯絡可以透過 associated principal bundle 上的 principal bundle connection 來定義。

在某些設定中,存在規範聯絡。 例如,Riemannian manifold 具有 Levi-Civita connection,由 Christoffel symbols of the firstsecond kinds 給出,它是與度量相容的唯一無撓聯絡。 具有 Hermitian metricholomorphic vector bundle 具有與度量和 complex structure 都相容的唯一聯絡。


參見

Bundle Curvature, Bundle Section, Bundle Torsion, Curvature, Hermitian Metric, Levi-Civita Connection, Parallel Transport, Principal Bundle, Principal Bundle Connection, Second Fundamental Form

此條目由 Todd Rowland 貢獻

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請引用為

Rowland, Todd. "Vector Bundle Connection." 來自 Web 資源,由 Eric W. Weisstein 建立。 https://mathworld.tw/VectorBundleConnection.html

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