กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 26 นาที

พื้นที่ครอบคลุม

ในทางโทโพโลยีการคลุมหรือการฉายภาพคลุมคือแผนที่ระหว่างปริภูมิโทโพโลยีที่โดยสัญชาตญาณแล้วทำหน้าที่เหมือนการฉายภาพสำเนาหลายๆ ชุดของปริภูมิหนึ่งลงบนตัวมันเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง...

พื้นที่ครอบคลุม

โดยสัญชาตญาณแล้ว การปกคลุมในระดับท้องถิ่นจะฉายภาพ "กองแพนเค้ก" เหนือย่านที่เปิด โล่ง

ในทางโทโพโลยีการคลุมหรือการฉายภาพคลุมคือแผนที่ระหว่างปริภูมิโทโพโลยีที่โดยสัญชาตญาณแล้วทำหน้าที่เหมือนการฉายภาพสำเนาหลายๆ ชุดของปริภูมิหนึ่งลงบนตัวมันเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การคลุมเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิซึมเฉพาะที่ แบบพิเศษ ถ้าเป็นการคลุมจะเรียกว่าปริภูมิคลุมหรือตัวคลุมของและจะเรียกว่าฐานของการคลุมหรือเรียกง่ายๆ ว่าฐานในทางศัพท์ที่ไม่เคร่งครัดนักบาง ครั้ง และอาจถูกเรียกว่าปริภูมิคลุมได้ เช่นกัน เนื่องจากการคลุมเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิซึมเฉพาะที่ ดังนั้น ปริภูมิคลุมจึงเป็น ปริภูมิเอตาเล่แบบพิเศษชนิดหนึ่ง

พื้นที่ครอบคลุมเกิดขึ้นครั้งแรกในบริบทของการวิเคราะห์เชิงซ้อน (โดยเฉพาะเทคนิคการต่อยอดเชิงวิเคราะห์ ) ซึ่ง Riemannได้นำเสนอ พื้นที่เหล่านี้ ในฐานะโดเมนที่ ฟังก์ชันเชิงซ้อน ที่มีค่าหลายค่า ตามธรรมชาติ กลายเป็นฟังก์ชันค่าเดียว พื้นที่เหล่านี้ในปัจจุบันเรียกว่า พื้น ผิวRiemann [ 1 ] : 10

ปริภูมิปกคลุมเป็นเครื่องมือสำคัญในหลายสาขาของคณิตศาสตร์ ในเรขาคณิต สมัยใหม่ ปริภูมิปกคลุม (หรือปริภูมิปกคลุมแบบแตกแขนงซึ่งมีเงื่อนไขที่อ่อนกว่าเล็กน้อย) ถูกใช้ในการสร้างแมนิโฟลด์ ออ ร์บิโฟลด์และมอร์ฟิซึมระหว่างกัน ในโทโพโลยีเชิงพีชคณิตปริภูมิปกคลุมมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกลุ่มพื้นฐาน : ประการแรก เนื่องจากปริภูมิปกคลุมทั้งหมดมีคุณสมบัติการยกโฮโมโทปีปริภูมิปกคลุมจึงเป็นเครื่องมือสำคัญในการคำนวณกลุ่มโฮโมโทปีตัวอย่างมาตรฐานในแนวทางนี้คือการคำนวณกลุ่มพื้นฐานของวงกลมโดยใช้ปริภูมิปกคลุมของ( ดูด้านล่าง ) [ 2 ] : 29 ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ปริภูมิปกคลุมยังแสดงการสอดคล้องแบบกาโลอิสกับกลุ่มย่อยของกลุ่มพื้นฐาน ด้วย

คำนิยาม

ให้เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี การคลุมของคือแผนที่ต่อเนื่อง

โดยที่สำหรับทุกๆจะมีย่านเปิดของและปริภูมิแยกย่อยโดยที่เป็นการรวมกันแบบไม่ทับซ้อนและเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิ ซึม สำหรับทุกๆเซตเปิดเรียกว่าชีทซึ่งถูกกำหนดอย่างไม่ซ้ำกันจนถึงโฮมีโอเมอร์ฟิซึม ถ้าเป็น เซตที่เชื่อม ต่อกัน[ 2 ] : 56 สำหรับแต่ละตัวเซตแยกย่อยเรียกว่าไฟเบอร์ของถ้าเป็นเซตที่เชื่อมต่อกัน (และไม่ว่างเปล่า) สามารถแสดงได้ว่าเป็นฟังก์ชันทั่วถึงและจำนวนสมาชิกของ มีค่า เท่ากันสำหรับทุกๆค่านี้เรียกว่าดีกรีของการคลุม ถ้าเป็นเซตที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางการคลุมนั้นเรียกว่าการคลุมที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางคำจำกัดความนี้เทียบเท่ากับข้อความที่ว่า เป็น มัดไฟเบอร์ ที่ไม่สำคัญ ใน ระดับท้องถิ่น

ผู้เขียนบางคนยังต้องการให้เป็นฟังก์ชันทั่วถึงในกรณีที่ไม่ได้เชื่อมต่อกัน[ 3 ]

ตัวอย่าง

  • สำหรับปริภูมิเชิงทอพอโลยีทุกปริภูมิแผนที่เอกลักษณ์เป็นการปกคลุม ในทำนองเดียวกัน สำหรับปริภูมิแบบไม่ต่อเนื่องใดๆการฉายภาพที่ใช้ ก็เป็นการปกคลุมเช่นกัน การปกคลุมประเภทนี้เรียกว่าการปกคลุมแบบไม่สำคัญถ้ามีสมาชิกจำนวนจำกัด (เช่น) การปกคลุมนั้นเรียกว่าการปกคลุมแบบไม่สำคัญแบบแผ่นของ
แถบอนันต์เป็นปริภูมิปกคลุมของวงแหวนเซตเปิดที่ไม่ทับซ้อนกันจะถูกแมปแบบโฮมีโอเมอร์ฟิก ไปยัง ไฟเบอร์ของประกอบด้วยเซตจุดอนันต์
  • แผนที่ที่มีเป็นการคลุมวงกลมหน่วยฐานของการคลุมคือและปริภูมิการคลุมคือสำหรับจุดใดๆที่เซตเป็นย่านเปิดของภาพผกผันของภายใต้คือ
และแผ่นของวัสดุหุ้มนั้นใช้สำหรับเส้นใยของ
  • การครอบคลุมวงกลมหน่วยอีกแบบหนึ่งคือแผนที่ที่มีค่าบวกบางค่าสำหรับย่านเปิดของค่าหนึ่ง จะได้ว่า:
.
  • แผนที่ซึ่งเป็นการแปลงแบบโฮมีโอเมอร์ฟิซึมเฉพาะที่แต่ไม่ใช่การคลุมวงกลมหน่วย คือแผนที่ที่มี มีระนาบของย่านใกล้เคียงแบบเปิดของซึ่งไม่ได้ถูกแปลงแบบโฮมีโอเมอร์ฟิกไปยัง
  • ให้เป็นจำนวนคี่ แผนที่ที่กำหนดโดยเป็นการครอบคลุมสองชั้นแบบโฮโมมอร์ฟิก

คุณสมบัติ

โฮโมมอร์ฟิซึมเฉพาะที่

เนื่องจากการครอบคลุมจะแมปเซตเปิดที่ไม่ซ้ำกันแต่ละเซตของไปยังมันแบบโฮมีโอเมอร์ฟิก ดังนั้น โฮมีโอเมอร์ฟิซึมเฉพาะที่จึง เป็นการแมปแบบต่อเนื่อง และสำหรับทุกๆจะมีย่านใกล้เคียงแบบเปิดของ อยู่ซึ่งเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิซึม

ดังนั้น พื้นที่ปกคลุมและพื้นที่ฐานจึงมีคุณสมบัติร่วมกันในระดับท้องถิ่น

  • ถ้าเป็นแมนิโฟลด์ที่เชื่อมต่อกันและไม่สามารถกำหนดทิศทางได้จะมีการครอบคลุมที่มีดีกรีโดยที่เป็นแมนิโฟลด์ที่เชื่อมต่อกันและสามารถกำหนดทิศทางได้[ 2 ] : 234
  • ถ้าเป็นกลุ่ม Lie ที่เชื่อมต่อกัน ก็จะมีตัวคลุมซึ่งเป็นโฮโมมอร์ฟิซึมของกลุ่ม Lieและเป็นกลุ่ม Lie ด้วย [ 4 ​​] : 174
  • ถ้าเป็นกราฟก็จะได้การครอบคลุมที่เป็นกราฟเช่นกัน[ 2 ] : 85
  • ถ้าเป็นแมนิโฟลด์ ที่เชื่อมต่อกัน ก็จะมีตัวคลุมซึ่งทำให้ เป็น แมนิโฟลด์ที่เชื่อมต่อกันและเชื่อมต่อกันอย่างง่าย[ 5 ] : 32
  • ถ้าเป็นพื้นผิวรีมันน์ ที่เชื่อมต่อกัน แล้ว จะมีการปกคลุมซึ่งเป็นแผนที่โฮโลมอร์ฟิกด้วย[ 5 ] : 22 และเป็นพื้นผิวรีมันน์ที่เชื่อมต่อกันและเชื่อมต่อกันอย่างง่าย[ 5 ] : 32

การแยกตัวประกอบ

ให้และเป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางและเชื่อมต่อกันเฉพาะที่ด้วยเส้นทาง และและเป็นแผนที่ต่อเนื่อง โดยที่แผนภาพ

การเดินทางไปทำงาน

  • ถ้าและเป็นสิ่งปกคลุม ดังนั้น ก็ต้องเป็นสิ่งปกคลุมเช่นกัน
  • ถ้าและเป็นสิ่งปกคลุม ดังนั้นก็เช่นกัน[ 6 ] : 485

ผลิตภัณฑ์ของวัสดุหุ้ม

ให้และเป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี และและเป็นการคลุม แล้ว โดยที่เป็นการคลุม[ 6 ] : 339 อย่างไรก็ตาม การคลุมของไม่ได้มีรูปแบบนี้ทั้งหมดโดยทั่วไป

ความเท่าเทียมกันของวัสดุปิดคลุม

ให้เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี และและเป็นการคลุม การคลุมทั้งสองเรียกว่าสมมูลกันถ้ามีโฮมีโอเมอร์ฟิซึม อยู่จริงซึ่งทำให้แผนภาพ เป็นไปตามเงื่อนไข

สลับที่ได้ ถ้ามีโฮมีโอเมอร์ฟิซึมดังกล่าวอยู่จริง เราจะเรียกปริภูมิปกคลุมและว่าสมสัณฐานกัน

การยกทรัพย์สิน

วัสดุหุ้มทั้งหมดต้องมีคุณสมบัติในการยกตัวได้กล่าวคือ:

ให้เป็นช่วงหน่วยและเป็นการครอบคลุม ให้เป็นแผนที่ต่อเนื่อง และเป็นการยกขึ้นของกล่าวคือ เป็นแผนที่ต่อเนื่องที่ แล้วจะมีแผนที่ต่อเนื่องที่กำหนดอย่างเป็นเอกลักษณ์สำหรับ ซึ่งและ ซึ่งเป็นการยกขึ้นของ กล่าวคือ[ 2 ] : 60

ถ้าเป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อด้วยเส้นทางแล้ว จะได้ว่าแผนที่เป็นการยกขึ้นของเส้นทางในและสำหรับเป็นการยกขึ้นของโฮโมโทปีของเส้นทางใน

ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถแสดงได้ว่ากลุ่มพื้นฐาน ของวงกลมหน่วยเป็นกลุ่มวัฏจักรอนันต์ซึ่งสร้างขึ้นโดยคลาสโฮโมโทปีของลูปที่มี[ 2 ] : 29

ให้เป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทาง และเป็นการปกคลุมที่เชื่อมต่อกัน ให้ และเป็นจุดสองจุดใดๆ ที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางนั่นคือและให้เป็นการยกขึ้นที่ไม่ซ้ำกันของแล้วแผนที่

กับ

เป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง [ 2 ] : 69

ถ้าเป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทาง และเป็นการปกคลุมที่เชื่อมต่อกัน แล้วโฮโมมอร์ฟิซึมของกลุ่ม เหนี่ยวนำ

กับ,

เป็นฟังก์ชันหนึ่งต่อหนึ่งและกลุ่มย่อย ของประกอบด้วยคลาสโฮโมโทปีของลูปในซึ่งการยกของลูปเหล่านั้นเป็นลูปใน[ 2 ] : 61

ปกคลุมแบบแตกแขนง

คำจำกัดความ

แผนที่โฮโลมอร์ฟิกระหว่างพื้นผิวรีมันน์

ให้และเป็นพื้นผิวรีมันน์ กล่าวคือ แมนิ โฟลด์เชิงซ้อน หนึ่งมิติ และให้เป็นแผนที่ต่อเนื่องเป็นโฮโลมอร์ฟิกที่จุดถ้าสำหรับแผนภูมิ ใดๆ ของและของโดยที่แผนที่เป็นโฮโลมอร์ฟิก

ถ้าเป็นโฮโลมอร์ฟิกเราจะกล่าวว่าเป็นโฮโลมอร์ฟิก

แผนที่นี้เรียกว่าการ แสดงออกเฉพาะที่ของin

ถ้าเป็นแผนที่โฮโลมอร์ฟิกที่ไม่คงที่ระหว่างพื้นผิวรีมันน์แบบกระชับแล้วจะเป็น แผนที่ ทั่วถึงและเป็นแผนที่เปิด[ 5 ] : 11 กล่าวคือ สำหรับทุกเซตเปิดภาพ ก็จะเป็น เซตเปิดเช่นกัน

จุดแยกสาขาและจุดแตกแขนง

ให้เป็นแผนที่โฮโลมอร์ฟิกที่ไม่คงที่ระหว่างพื้นผิวรีมันน์แบบกระชับ สำหรับทุก ๆจะมีแผนภูมิสำหรับและและจะมี ที่กำหนดอย่างไม่ซ้ำกันซึ่งนิพจน์ท้องถิ่นของในอยู่ในรูปแบบ[ 5 ] : 10 จำนวนเรียกว่าดัชนีการแตกแขนงของในและจุดเรียกว่าจุดแตกแขนงถ้าถ้าสำหรับแล้วจะไม่มีแขนงจุดภาพของจุดแตกแขนงเรียกว่าจุดสาขา

ระดับของแผนที่โฮโลมอร์ฟิก

ให้เป็นแผนที่โฮโลมอร์ฟิกที่ไม่คงที่ระหว่างพื้นผิวรีมันน์แบบกระชับ ดีกรี ของ คือ จำนวนสมาชิกของไฟเบอร์ของจุดที่ไม่แตกแขนงนั่นคือ

ตัวเลขนี้ได้รับการกำหนดไว้อย่างดี เนื่องจากสำหรับเส้นใย ทุกเส้น จะเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง[ 5 ] : 20 และสำหรับจุดที่ไม่แตกแขนงสองจุดใดๆ ก็ตาม ตัวเลข นี้คือ:

สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

[ 5 ] : 29

ปกคลุมแบบแตกแขนง

คำนิยาม

แผนที่ต่อเนื่องเรียกว่าการปกคลุมแบบแตกแขนง (branched covering ) ถ้ามีเซตปิดที่มีส่วนเติมเต็มหนาแน่น (density complement) อยู่ ซึ่งเป็นการปกคลุม

ตัวอย่าง

  • ให้และแล้วโดยที่เป็นการครอบคลุมแบบแตกแขนงที่มีดีกรีโดยที่เป็นจุดแตกแขนง
  • ทุกแผนที่โฮโลมอร์ฟิกที่ไม่คงที่ระหว่างพื้นผิวรีมันน์กระชับที่มีดีกรีเป็นการปกคลุมแบบแตกแขนงที่มีดีกรี

ครอบคลุมทั่วถึง

คำนิยาม

ให้เป็นการ ปกคลุม แบบเชื่อมต่อเชิงเดี่ยวถ้าเป็นการปกคลุมแบบเชื่อมต่อเชิงเดี่ยวอีกแบบหนึ่งแล้ว จะมีโฮมีโอเมอร์ฟิซึมที่กำหนดอย่างเป็นเอกลักษณ์เช่นนั้น แผนภาพ

การเดินทาง[ 6 ] : 482

นี่หมายความว่าถูกกำหนดอย่างไม่ซ้ำกันจนถึงความเท่าเทียมกัน และด้วยคุณสมบัติสากล นี้ จึง ถูก เรียกว่าเป็นการครอบคลุมสากลของปริภูมิ

การดำรงอยู่

การครอบคลุมแบบสากลไม่ได้มีอยู่เสมอไป ทฤษฎีบทต่อไปนี้รับประกันการมีอยู่ของการครอบคลุมแบบสากลสำหรับปริภูมิฐานบางประเภท

ให้เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยีที่เชื่อมต่อกันและเชื่อมต่อกันอย่างง่ายในระดับท้องถิ่นแล้วจะมีปริภูมิปกคลุมสากลอยู่

เซตถูกกำหนดโดยที่เป็นจุดฐานที่เลือกไว้ แผนที่ถูกกำหนดโดย[ 2 ] : 64

โครงสร้างโทโพโลยีบนถูกสร้างขึ้นดังนี้: ให้เป็นเส้นทางที่มีให้เป็นย่านใกล้เคียงที่เชื่อมต่อกันอย่างง่ายของจุดปลายจากนั้น สำหรับทุก ๆจะมีเส้นทางภายในจากไปยังซึ่งมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวจนถึงโฮโมโทปี ทีนี้พิจารณาเซตข้อจำกัดที่มีเป็นการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง และสามารถเพิ่มโทโพโลยีสุดท้ายของ ได้

กลุ่มพื้นฐานกระทำการอย่างอิสระต่อและปริภูมิวงโคจรมีลักษณะสมมาตรกับผ่านแผนที่

ตัวอย่าง

ต่างหูแบบฮาวาย แสดงเฉพาะวงกลมขนาดใหญ่ที่สุดสิบวงเท่านั้น
  • โดยที่คือขอบเขตสากลของวงกลมหน่วย
  • โดยที่คือการปกคลุมสากลของปริภูมิเชิงฉายสำหรับ
  • ซึ่งเป็นการครอบคลุมสากลของกลุ่มเอกภาพ
  • เนื่องจากจึงสรุปได้ว่าแผนที่ผลหารคือการปกคลุมสากลของ
  • พื้นที่โทโพโลยีที่ไม่มีการครอบคลุมสากลคือต่างหูฮาวาย : สามารถแสดงได้ว่าไม่มีย่านใกล้เคียงของจุดกำเนิดที่เชื่อมต่อกันอย่างง่าย[ 6 ] : 487, ตัวอย่าง 1

จี-คัฟเวอรี่

ให้Gเป็นกลุ่มดิสครีตที่กระทำบนปริภูมิเชิงทอพอโลยีXนั่นหมายความว่า สมาชิกg แต่ละตัว ของGจะเชื่อมโยงกับโฮมีโอเมอร์ฟิซึม H gของXไปยังตัวมันเอง โดยที่ H g hจะเท่ากับ H g H h เสมอ สำหรับสมาชิก gและhสองตัวใดๆของG (หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง การกระทำของกลุ่มGบนปริภูมิXก็คือโฮโมเมอร์ฟิซึมของกลุ่มGไปยังกลุ่ม Homeo( X ) ของโฮมีโอเมอร์ฟิซึมตัวเองของX ) เป็นเรื่องปกติที่จะถามว่าภายใต้เงื่อนไขใด การฉายภาพจากXไปยังปริภูมิวงโคจรX / Gเป็นแผนที่ครอบคลุม สิ่งนี้ไม่เป็นจริงเสมอไป เนื่องจากการกระทำอาจมีจุดตรึง ตัวอย่างเช่น กลุ่มวัฏจักรอันดับ 2 ที่กระทำบนผลคูณX × Xโดยการกระทำแบบบิดเบี้ยว โดยที่สมาชิกที่ไม่ใช่เอกลักษณ์กระทำโดย( x , y ) ↦ ( y , x )ดังนั้น การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มพื้นฐานของXและX / Gจึงไม่ใช่เรื่องง่ายนัก

อย่างไรก็ตาม กลุ่มGกระทำการต่อกรุปอยด์ พื้นฐาน ของXดังนั้นการศึกษาจึงควรพิจารณากลุ่มที่กระทำต่อกรุปอยด์และกรุปอยด์วงโคจร ที่สอดคล้องกัน ทฤษฎีสำหรับเรื่องนี้ได้กล่าวไว้ในบทที่ 11 ของหนังสือTopology and groupoidsที่อ้างถึงด้านล่าง ผลลัพธ์หลักคือ สำหรับการกระทำที่ไม่ต่อเนื่องของกลุ่มGบนปริภูมิเฮาส์ดอร์ฟXซึ่งยอมรับการปกคลุมสากล กรุปอยด์พื้นฐานของปริภูมิวงโคจรX / Gจะสมสัณฐานกับกรุปอยด์วงโคจรของกรุปอยด์พื้นฐานของXกล่าวคือ ผลหารของกรุปอยด์นั้นโดยการกระทำของกลุ่มGสิ่งนี้จะนำไปสู่การคำนวณที่ชัดเจน เช่น กลุ่มพื้นฐานของสี่เหลี่ยมจัตุรัสสมมาตรของปริภูมิ

พื้นผิวเรียบ

ให้EและMเป็นแมนิโฟลด์เรียบที่มีหรือไม่มีขอบเขตการคลุม (covering) เรียกว่าการคลุมเรียบ (smooth covering)ถ้าเป็นการแมปเรียบ (smooth map)และระนาบ (sheets) ถูกแมปแบบ ดิฟเฟโอเมอร์ ฟิก (diffeomorphically)ไปยังเซตเปิดที่สอดคล้องกันของM (ซึ่งแตกต่างจากนิยามของการคลุม (covering) ที่เพียงแค่ต้องการว่าระนาบถูกแมปแบบ โฮมีโอเมอร์ฟิก (homeomorphically ) ไปยังเซตเปิดที่สอดคล้องกัน)

การปรับปรุงดาดฟ้า

คำนิยาม

ให้เป็นการปกคลุมการแปลงเด็คคือโฮมีโอเมอร์ฟิซึมโดยที่แผนภาพของแผนที่ต่อเนื่อง

การเดินทางไปกลับเมื่อรวมกับองค์ประกอบของแผนที่ ชุดของการแปลงดาดฟ้าจะก่อให้เกิดกลุ่ม ซึ่ง เหมือนกับ

สมมติว่าเป็นแผนที่ปกคลุม และ(และด้วยเหตุนี้) เชื่อมต่อกันและเชื่อมต่อเส้นทางในระดับท้องถิ่น การกระทำของบนแต่ละไฟเบอร์เป็นอิสระถ้าการกระทำนี้ถ่ายทอดได้บนไฟเบอร์บางเส้น ก็จะถ่ายทอดได้บนไฟเบอร์ทั้งหมด และเราเรียกการปกคลุมนี้ว่าปกติ (หรือปกติหรือกาโลอิส ) การปกคลุมปกติทุกแบบดังกล่าวเป็นบันเดิลหลักโดยที่ถือว่าเป็นกลุ่มโทโพโลยีแบบไม่ต่อเนื่อง

ปกสากลทุกปกเป็นแบบปกติ โดยกลุ่มการแปลงสำรับไพ่จะมีโครงสร้างเหมือนกับกลุ่มพื้นฐาน

ตัวอย่าง

  • ให้เป็นการปกคลุมสำหรับบางอย่างแล้วแผนที่สำหรับคือการแปลงสำรับไพ่และ
  • ให้เป็นการปกคลุมจากนั้นแผนที่สำหรับคือการแปลงเด็คและ
  • อีกตัวอย่างที่สำคัญคือ พิจารณาระนาบเชิงซ้อนและระนาบเชิงซ้อนลบจุดกำเนิด แผนที่ที่มีเป็นการปกคลุมปกติ การแปลงสำรับไพ่เป็นการคูณด้วย ราก ที่ n ของเอกภาพและกลุ่มการแปลงสำรับไพ่จึงสม isomorphic กับกลุ่มวัฏจักร ในทำนองเดียวกัน แผนที่ที่มีเป็นการปกคลุมสากล

คุณสมบัติ

ให้เป็นพื้นที่ที่เชื่อมต่อเส้นทาง และเป็นการครอบคลุมที่เชื่อมต่อกัน เนื่องจากการแปลงเด็คเป็นการ แปลง แบบหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึง จึง สลับตำแหน่งขององค์ประกอบไฟเบอร์ด้วยและถูกกำหนดอย่างไม่ซ้ำกันโดยตำแหน่งที่ส่งจุดเดียวไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีเพียงแผนที่เอกลักษณ์เท่านั้นที่ตรึงจุดไว้ในไฟเบอร์[ 2 ] : 70 เนื่องจากคุณสมบัตินี้ การแปลงเด็คทุกแบบจึงกำหนดการกระทำของกลุ่มบน กล่าวคือ ให้เป็นย่านใกล้เคียงแบบเปิดของและ เป็น ย่านใกล้เคียงแบบเปิดของแล้วเป็นการกระทำ ของกลุ่ม

การปกคลุมแบบปกติ

คำนิยาม

การคลุมเรียกว่าปกติ ถ้านั่นหมายความว่า สำหรับทุกๆและสองใดๆจะมีการแปลงสำรับไพ่ อยู่เช่นนั้น

คุณสมบัติ

ให้เป็น ปริภูมิที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นทาง และเป็นการคลุมที่เชื่อมต่อกัน ให้เป็นกลุ่มย่อยของแล้วเป็นการคลุมปกติก็ต่อเมื่อเป็นกลุ่มย่อยปกติของ

ถ้าเป็นการปกคลุมแบบปกติและ แล้ว

ถ้าเป็นการครอบคลุมที่เชื่อมต่อเส้นทางและแล้วโดยที่คือตัวทำให้ปกติของ[ 2 ] : 71

ให้เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี กลุ่มหนึ่งกระทำแบบไม่ต่อเนื่องบนถ้าทุก ๆมีย่านใกล้เคียงแบบเปิด ที่มีโดยที่สำหรับทุก ๆที่ มี จะ มี

ถ้ากลุ่มกระทำการแบบไม่ต่อเนื่องบนพื้นที่โทโพโลยีแผนที่ผลหารที่มีเป็นการครอบคลุมปกติ[ 2 ] : 72 โดยที่คือพื้นที่ผลหารและคือวงโคจรของการกระทำของกลุ่ม

ตัวอย่าง

  • การคลุมด้วยวัสดุนี้เป็นการคลุมแบบปกติสำหรับทุกสิ่ง
  • ฉนวนหุ้มแบบต่อสายอย่างง่ายทุกชนิดเป็นฉนวนหุ้มแบบปกติ

การคำนวณ

ให้เป็นกลุ่มที่กระทำแบบไม่ต่อเนื่องบนปริภูมิเชิงทอพอโลยีและให้เป็นการคลุมปกติ

  • ถ้าเป็นเส้นทางที่เชื่อมต่อแล้ว[ 2 ] : 72
  • ถ้าเชื่อมต่อแบบง่ายๆ แล้ว[ 2 ] : 71

ตัวอย่าง

  • ให้. แผนที่แอนติโพดัลที่มีจะสร้างกลุ่มขึ้นมาพร้อมกับการประกอบของแผนที่และเหนี่ยวนำให้เกิดการกระทำของกลุ่มซึ่งกระทำอย่างไม่ต่อเนื่องบน. ด้วยเหตุนี้จึงสรุปได้ว่า แผนที่ผลหารเป็นการคลุมปกติ และสำหรับการคลุมสากล ดังนั้นสำหรับ.
  • ให้เป็นกลุ่มออร์โธโกนอลพิเศษแล้วแผนที่เป็นการปกคลุมปกติ และเนื่องจาก จึงเป็นการปกคลุมสากลดังนั้น
  • ด้วยการกระทำร่วมกันของกลุ่มโดยที่เป็นผลคูณแบบกึ่งทางตรงจะได้การปกคลุมแบบสากลของขวดไคลน์ดังนั้น
  • ให้เป็นทอรัสที่ฝังอยู่ในแล้วจะได้โฮมีโอเมอร์ฟิซึมซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดการกระทำของกลุ่มที่ไม่ต่อเนื่องโดยที่เป็นผลให้แผนที่เป็นการปกคลุมปกติของขวดไคลน์ดังนั้น
  • ให้ฝังอยู่ในเนื่องจากการกระทำของกลุ่มไม่ต่อเนื่อง โดยที่เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์แผนที่เป็นการปกคลุมสากลของปริภูมิเลนส์ดังนั้น

การติดต่อสื่อสารแบบกาโลอิส

ให้เป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อและเชื่อมต่อแบบง่ายเฉพาะที่จากนั้นสำหรับทุกกลุ่มย่อย จะมี ครอบคลุมที่เชื่อมต่อเส้นทางด้วย[ 2 ] : 66

ให้ และเป็นการคลุมที่เชื่อมต่อเส้นทางสองแบบ แล้วการคลุมทั้งสองจะเทียบเท่ากันก็ต่อเมื่อกลุ่มย่อยและเป็น กลุ่ม คู่สมซึ่งกันและกัน[ 6 ] : 482

ให้เป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อกันและเชื่อมต่อกันอย่างง่ายในระดับท้องถิ่น จากนั้น ภายใต้ความสมมูลระหว่างการปกคลุม จะมีการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงดังนี้:

สำหรับลำดับของกลุ่มย่อยจะได้ลำดับของการคลุมสำหรับกลุ่มย่อยที่มีดัชนีการคลุมจะมีดีกรี.

การจำแนกประเภท

คำจำกัดความ

ประเภทของวัสดุปิดคลุม

ให้เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี วัตถุของหมวดหมู่คือการคลุมของและมอร์ฟิซึมระหว่างการคลุมสองอันและเป็นแผนที่ต่อเนื่องโดยที่แผนภาพ

การเดินทางไปทำงาน

จี-เซ็ต

ให้เป็นกลุ่มเชิงทอพอโลยีหมวดหมู่คือหมวดหมู่ของเซตที่เป็นเซต G มอร์ฟิซึม คือแผนที่ Gระหว่างเซต G มอร์ฟิซึมเหล่านี้สอดคล้องกับเงื่อนไขสำหรับทุก

ความเท่าเทียมกัน

ให้เป็นปริภูมิที่เชื่อมต่อและเชื่อมต่อกันอย่างง่ายในระดับท้องถิ่นและเป็นกลุ่มพื้นฐานของเนื่องจากกำหนด โดยการยกเส้นทางและประเมินที่จุดปลายของการยก การกระทำของกลุ่มบนไฟเบอร์ของการปกคลุมฟังก์ชันจึงเป็นความสมมูลของหมวดหมู่ [ 2 ] : 68–70

แอปพลิเคชัน

การล็อกแกนหมุนเกิดขึ้นเนื่องจากแผนที่T 3RP 3 ใดๆ ไม่ใช่แผนที่ครอบคลุม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แผนที่ที่เกี่ยวข้องจะนำองค์ประกอบใดๆ ของT 3ซึ่งก็คือชุดสามมุมเรียงลำดับ (a,b,c) (จำนวนจริง mod 2 π ) ไปยังการประกอบการหมุนแกนพิกัดทั้งสาม R x (a) R y (b) R z (c) ด้วยมุมเหล่านั้นตามลำดับ การหมุนแต่ละครั้งและการประกอบของพวกมันเป็นองค์ประกอบของกลุ่มการหมุน SO(3) ซึ่งในเชิงโทโพโลยีคือRP 3ภาพเคลื่อนไหวนี้แสดงชุดแกนหมุนสามอันที่ติดตั้งเข้าด้วยกันเพื่อให้มี อิสระในการเคลื่อนที่ สามองศา เมื่อแกนหมุนทั้งสามเรียงกัน (อยู่ในระนาบเดียวกัน) ระบบจะสามารถเคลื่อนที่ได้เพียงสองมิติจากโครงสร้างนี้ ไม่ใช่สามมิติ และจะเกิดการล็อกแกนหมุนในกรณีนี้ ระบบสามารถหมุนรอบแกนตั้งหรือแกนหันได้ แต่ไม่สามารถหมุนรอบแกนตาม (หมุนในระนาบที่แกนทั้งหมดอยู่) ได้

การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติที่สำคัญของพื้นที่ครอบคลุมเกิดขึ้นในแผนภูมิบน SO(3)ซึ่งเป็นกลุ่มการหมุนกลุ่มนี้พบได้ทั่วไปในงานวิศวกรรม เนื่องจากการหมุนสามมิติถูกนำไปใช้อย่างมากในการนำทาง วิศวกรรมทางทะเลและวิศวกรรมการบินและอวกาศรวมถึงการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย ในทางโทโพโลยี SO(3) คือปริภูมิเชิงฉายจริงRP 3ที่มีกลุ่มพื้นฐานZ /2 และปริภูมิครอบคลุมเพียงแห่งเดียว (ที่ไม่ใช่ปริภูมิธรรมดา) คือไฮเปอร์สเฟียร์S 3ซึ่งเป็นกลุ่มSpin(3)และแสดงโดยควอเทอร์เนียน หน่วย ดังนั้นควอเทอร์เนียนจึงเป็นวิธีการที่นิยมใช้ในการแสดงการหมุนเชิงพื้นที่ – ดูควอเทอร์เนียนและการหมุนเชิงพื้นที่

อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่เราต้องการแทนการหมุนด้วยชุดตัวเลขสามตัวที่เรียกว่ามุมออยเลอร์ (ในรูปแบบต่างๆ มากมาย) ทั้งเพราะมันง่ายกว่าในเชิงแนวคิดสำหรับผู้ที่คุ้นเคยกับการหมุนในระนาบ และเพราะเราสามารถสร้างการรวมกันของแกนหมุน สามแกนเพื่อสร้างการหมุนในสามมิติ ได้ในทางโทโพโลยี สิ่งนี้สอดคล้องกับแผนที่จากทอรัส 3 มิติT₃ ของมุมสามมุมไปยังปริภูมิเชิงฉายจริงRP₃ของการหมุน และแผนที่ที่ได้นั้นมีข้อบกพร่องเนื่องจากแผนที่นี้ไม่สามารถเป็นแผนที่ครอบคลุมได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความล้มเหลวของแผนที่ในการเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิซึมเฉพาะที่ในบางจุดเรียกว่าการล็อกแกนหมุนและแสดงให้เห็นในภาพเคลื่อนไหวทางด้านขวา – ในบางจุด (เมื่อแกนอยู่บนระนาบเดียวกัน) อันดับของแผนที่คือ 2 แทนที่จะเป็น 3 ซึ่งหมายความว่าสามารถสร้างการหมุนได้เพียง 2 มิติจากจุดนั้นโดยการเปลี่ยนมุม สิ่งนี้ก่อให้เกิดปัญหาในการใช้งาน และถูกกำหนดเป็นทางการโดยแนวคิดของปริภูมิครอบคลุม

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • Hatcher, Allen (2002). โทโพโลยีเชิงพีชคณิต . เคมบริดจ์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 0-521-79160-X. OCLC  45420394 .
  • ฟอร์สเตอร์, ออตโต (1981). บรรยายเรื่องพื้นผิวรีมันน์ . นิวยอร์ก. ISBN 0-387-90617-7. OCLC  7596520 .{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  • มันเครส, เจมส์ อาร์. (2018) โทโพโลยี . นิวยอร์ก, นิวยอร์กไอเอสบีเอ็น 978-0-13-468951-7. OCLC  964502066 .{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  • คูห์เนล, โวล์ฟกัง (2011) Matrizen und Lie-Gruppen Eine geometrische Einführung (ภาษาเยอรมัน) วีสบาเดิน: วิวเอก+ทึบเนอร์ แวร์แลกดอย : 10.1007/978-3-8348-9905-7 . ไอเอสบีเอ็น 978-3-8348-9905-7. OCLC  706962685 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Covering_space&oldid=1352537449 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ พื้นที่ครอบคลุม

ในทางโทโพโลยีการคลุมหรือการฉายภาพคลุมคือแผนที่ระหว่างปริภูมิโทโพโลยีที่โดยสัญชาตญาณแล้วทำหน้าที่เหมือนการฉายภาพสำเนาหลายๆ ชุดของปริภูมิหนึ่งลงบนตัวมันเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง...

คำนิยาม

ให้เป็นปริภูมิเชิงทอพอโลยี การ คลุม ของคือแผนที่ต่อเนื่อง X {\displaystyle X} X {\displaystyle X}

ตัวอย่าง

สำหรับปริภูมิเชิงทอพอโลยีทุกปริภูมิ แผนที่เอกลักษณ์ เป็นการปกคลุม ในทำนองเดียวกัน สำหรับปริภูมิแบบไม่ต่อเนื่องใดๆการฉายภาพที่ใช้ ก็เป็นการปกคลุมเช่นกัน การปกคลุมประเภทนี้เรียกว่า การปกคลุมแบบไม่สำคัญ ถ้ามีสมาชิกจำนวนจำกัด (เช่น) การปกคลุมนั้นเรียกว่า...

โฮโมมอร์ฟิซึมเฉพาะที่

เนื่องจากการครอบคลุมจะแมปเซตเปิดที่ไม่ซ้ำกันแต่ละเซตของไปยังมันแบบโฮมีโอเมอร์ฟิก ดังนั้น โฮมีโอเมอร์ฟิซึมเฉพาะที่จึง เป็นการแมปแบบต่อเนื่อง และสำหรับทุกๆจะมีย่านใกล้เคียงแบบเปิดของ อยู่ซึ่งเป็นโฮมีโอเมอร์ฟิซึม π : อี → X {\displaystyle \pi :E\ลูกศรขวา X} π −...