กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

กลุ่มไคลเนียน

ใน ทางคณิตศาสตร์ กลุ่ม ไคลน์ (Kleinian group) 3 "}},"i":0}}]}"> คือ กลุ่ม ย่อยแบบไม่ต่อเนื่อง ของ กลุ่ม ไอโซเมตรีที่รักษา ทิศทาง ของ ปริภูมิ ไฮเปอร์โบลิก 3 มิติ 3 "}},"i":0}}]}">...

กลุ่มไคลเนียน

ในทางคณิตศาสตร์กลุ่มไคลน์ (Kleinian group) คือกลุ่มย่อยแบบไม่ต่อเนื่องของกลุ่มไอโซเมตรีที่รักษาทิศทางของ ปริภูมิ ไฮเปอร์โบลิก 3 มิติH₃ซึ่งระบุได้ด้วยPSL(2, C )เป็นกลุ่มผลหาร ของ เมทริกซ์เชิงซ้อน 2x2 ที่มีดีเทอร์มิแนนต์เท่ากับ 1 หารด้วยจุดศูนย์กลางซึ่งประกอบด้วยเมทริกซ์เอกลักษณ์และผลคูณของเมทริกซ์เอกลักษณ์กับ-1 PSL(2, C )มีการแสดงแทนตามธรรมชาติในรูปของการแปลงคอนฟอร์มอลที่ รักษา ทิศทางของทรงกลมรีมันน์และการแปลงคอนฟอร์มอลที่รักษา ทิศทางของ ลูกบอลหน่วยเปิดB₃ในR₃กลุ่มการแปลงโมเบียสก็มีความเกี่ยวข้องเช่นกันในฐานะกลุ่มไอโซเมตรีที่ไม่รักษาทิศทางของH₃ PGL ( 2, C ) ดังนั้น กลุ่มไคลน์ จึงสามารถมองได้ว่าเป็นกลุ่มย่อยแบบไม่ต่อเนื่องที่กระทำบนปริภูมิใดปริภูมิหนึ่งเหล่านี้

ประวัติศาสตร์

ทฤษฎีของกลุ่ม Kleinian ทั่วไปก่อตั้งขึ้นโดย Felix Klein [ 1 ]และ Henri Poincaré [ 2 ]ซึ่งตั้งชื่อตามFelix Kleinกรณีพิเศษของกลุ่ม Schottkyได้รับการศึกษาเมื่อไม่กี่ปีก่อนหน้านั้น ในปี 1877 โดยFriedrich Schottky

คำจำกัดความ

นิยามสมัยใหม่หนึ่งของกลุ่ม Kleinian คือกลุ่มที่กระทำบน3-ball ในฐานะกลุ่มแยกย่อยของการแปลงไอโซเมตรีไฮเปอร์โบลิกปริภูมิ 3 มิติไฮเปอร์โบลิกมีขอบเขตตามธรรมชาติ ในแบบจำลองลูกบอลสามารถระบุขอบเขตนี้ได้ด้วยทรงกลม 2 มิติ เราเรียกมันว่าทรงกลมที่อนันต์และใช้สัญลักษณ์แทนด้วย การ แปลงไอโซเมตรีไฮเปอร์โบลิกขยายไปสู่การแปลงโฮมีโอเมอร์ฟิซึมแบบคอนฟอร์มอลของทรงกลมที่อนันต์ (และในทางกลับกัน การแปลงโฮมีโอเมอร์ฟิซึมแบบคอนฟอร์มอลทุกตัวบนทรงกลมที่อนันต์จะขยายไปสู่การแปลงไอโซเมตรีไฮเปอร์โบลิกบนลูกบอลได้อย่างไม่ซ้ำกันโดยการขยายแบบ Poincaré ) [ 3 ]เป็นผลลัพธ์มาตรฐานจากการวิเคราะห์เชิงซ้อนที่ว่าการแปลงโฮมีโอเมอร์ฟิซึมแบบคอนฟอร์มอลบนทรงกลมรีมันน์คือการแปลงโมเบียสซึ่งสามารถระบุได้ว่าเป็นองค์ประกอบของกลุ่มเชิงเส้นเชิงโปรเจกที ฟ PGL(2, C ) [ 3 ]ดังนั้น กลุ่ม Kleinian จึงสามารถกำหนดเป็นกลุ่มย่อย Γ ของ PGL(2, C ) ได้เช่นกัน ตามหลักการดั้งเดิม กลุ่มไคลน์จะต้องกระทำการอย่างไม่ต่อเนื่องอย่างเหมาะสมบนเซตย่อยเปิดที่ไม่ว่างเปล่าของทรงกลมรีมันน์ แต่การใช้งานสมัยใหม่นั้นอนุญาตให้ใช้กลุ่มย่อยแบบไม่ต่อเนื่องใดๆ ก็ได้

เมื่อ Γ มีโครงสร้างสมมาตรกับกลุ่มพื้นฐาน ของไฮเปอร์โบลิก 3 มิติปริภูมิผลหาร H 3 / Γ จะกลายเป็นแบบจำลองไคลน์ของแมนิโฟลด์นั้น ผู้เขียนหลายคนใช้คำว่าแบบจำลองไคลน์และกลุ่มไคลน์สลับกันไปมา โดยให้คำหนึ่งแทนอีกคำหนึ่ง

ความเป็นแบบไม่ต่อเนื่องหมายความว่าจุดต่างๆ ภายในปริภูมิไฮเปอร์โบลิก 3 มิติจะมีตัวรักษาเสถียรภาพ แบบจำกัด และวงโคจร แบบไม่ต่อเนื่อง ภายใต้กลุ่ม Γ ในทางกลับกัน วงโคจร Γ pของจุดpโดยทั่วไปจะสะสมอยู่บนขอบของ ทรง กลมปิด

ปะเก็นอะพอลโลเนียนเป็นตัวอย่างหนึ่งของเซตลิมิตของกลุ่มไคลเนียน

เซตของจุดสะสมของ Γ pในเรียกว่าเซตลิมิตของΓ และโดยทั่วไปจะใช้สัญลักษณ์ ส่วนเติมเต็มเรียกว่าโดเมนของความไม่ต่อเนื่องหรือเซตธรรมดาหรือเซตปกติทฤษฎีบทความจำกัดของ Ahlforsบ่งชี้ว่า ถ้ากลุ่ม ถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดแล้วจะเป็น ออร์บิโฟลด์ พื้นผิวรีมันน์ชนิดจำกัด 

ทรงกลมหน่วยB 3ที่มีโครงสร้างเชิงคอนฟอร์มอลคือแบบจำลองปวงกาเรของปริภูมิไฮเปอร์โบลิก 3 มิติเมื่อเราคิดถึงมันในเชิงเมตริก ด้วยเมตริก

เป็นแบบจำลองของปริภูมิไฮเปอร์โบลิก 3 มิติH 3เซตของการแปลงแบบคอนฟอร์มอลของB 3จะกลายเป็นเซตของการแปลงแบบไอโซเมตริก (เช่น การแปลงที่รักษาระยะทาง) ของH 3ภายใต้การระบุนี้ การแปลงดังกล่าวจำกัดอยู่เฉพาะการแปลงแบบคอนฟอร์มอลของซึ่งเป็นการแปลงแบบโมเบียสมีไอโซมอร์ฟิซึมอยู่

กลุ่มย่อยของกลุ่มเหล่านี้ซึ่งประกอบด้วย การแปลง ที่รักษาทิศทางทั้งหมดเป็นไอโซมอร์ฟิกกับกลุ่มเมทริกซ์เชิงโปรเจกทีฟ: PSL(2, C ) ผ่านการระบุทรงกลมหน่วย ตามปกติ กับเส้นเชิงโปรเจกทีฟเชิงซ้อนP 1 ( C )

การเปลี่ยนแปลง

นิยามของกลุ่มไคลเนียนมีหลายรูปแบบ: บางครั้งกลุ่มไคลเนียนอาจอนุญาตให้เป็นกลุ่มย่อยของ PSL(2, C ).2 (นั่นคือ PSL(2, C ) ที่ขยายโดยการผันเชิงซ้อน) กล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีองค์ประกอบที่กลับทิศทาง และบางครั้งก็ถือว่ากลุ่มไคลเนียนถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดและบางครั้งก็กำหนดให้กลุ่มไคลเนียนกระทำอย่างไม่ต่อเนื่องอย่างเหมาะสมบนเซตย่อยเปิดที่ไม่ว่างเปล่าของทรงกลมรีมันน์

ประเภท

  • กล่าวได้ว่ากลุ่มไคลเนียนเป็นกลุ่มประเภทจำกัดหากบริเวณที่ไม่ต่อเนื่องของกลุ่มนั้นมีจำนวนวงโคจรของส่วนประกอบภายใต้การกระทำของกลุ่มที่จำกัด และผลหารของแต่ละส่วนประกอบด้วยตัวรักษาเสถียรภาพของมันคือพื้นผิวรีมันน์แบบกระชับที่มีจุดถูกลบออกไปจำนวนจำกัด และการปกคลุมนั้นมีการแตกแขนงที่จุดจำนวนจำกัด
  • กลุ่มไคลน์เนียนเรียกว่ากลุ่มที่สร้างขึ้นโดยจำนวนจำกัดถ้ามันมีจำนวนตัวสร้างที่จำกัดทฤษฎีบทความจำกัดของอาห์ลฟอร์สกล่าวว่ากลุ่มดังกล่าวเป็นกลุ่มประเภทจำกัด
  • กลุ่มไคลเนียน Γ มีปริมาตรจำกัดถ้าH 3 /Γ มีปริมาตรจำกัด กลุ่มไคลเนียนใดๆ ที่มีปริมาตรจำกัด จะมีจำนวนสมาชิกที่สร้างขึ้นอย่างจำกัด
  • กลุ่มไคลเนียนเรียกว่ากลุ่มจำกัดทางเรขาคณิตก็ต่อเมื่อมีทรงหลายเหลี่ยมพื้นฐาน (ในปริภูมิไฮเปอร์โบลิก 3 มิติ) ที่มีจำนวนด้านจำกัด อห์ลฟอร์สแสดงให้เห็นว่าถ้าเซตลิมิตไม่ใช่ทรงกลมรีมันน์ทั้งหมดแล้ว เซตลิมิตจะมีขนาดเป็น 0
  • กลุ่มไคลเนียน Γ เรียกว่ากลุ่มเลขคณิตถ้ามันสอดคล้องกับสมาชิกที่มีนอร์มกลุ่ม 1 ของอันดับของพีชคณิตควอเทอร์เนียนAที่แตกแขนงที่ตำแหน่งจริงทั้งหมดเหนือฟิลด์จำนวนkที่มีตำแหน่งเชิงซ้อนเพียงหนึ่งตำแหน่ง กลุ่มไคลเนียนเลขคณิตมีปริมาตรร่วมจำกัด
  • กลุ่มไคลเนียน Γ เรียกว่าโคคอมแพ็กต์ถ้าH 3 /Γ เป็นคอมแพ็กต์ หรือเทียบเท่ากับ SL(2, C )/Γ เป็นคอมแพ็กต์ กลุ่มไคลเนียนโคคอมแพ็กต์มีปริมาตรโคคอมแพ็กต์จำกัด
  • กลุ่มไคลน์เรียกว่ากลุ่มที่เชื่องในเชิงโทโพโลยีหากกลุ่มนั้นถูกสร้างขึ้นโดยจำนวนจำกัด และแมนิโฟลด์ไฮเปอร์โบลิกของกลุ่มนั้นมีลักษณะสมมาตรกับส่วนภายในของแมนิโฟลด์กระชับที่มีขอบเขต
  • กลุ่ม Kleinian เรียกว่ากลุ่มที่เชื่องทางเรขาคณิตหากปลายของกลุ่มนั้นมีขอบเขตจำกัดทางเรขาคณิตหรือเสื่อมสภาพเท่านั้น[ 4 ]
  • กล่าวกันว่ากลุ่มไคลน์เนียนเป็นกลุ่มประเภทที่ 1ถ้าเซตลิมิตคือทรงกลมรีมันน์ทั้งหมด และเป็นกลุ่มประเภทที่ 2ในกรณีอื่น ๆ

ตัวอย่าง

กลุ่มเบียนคี

กลุ่มเบียนชีเป็นกลุ่มไคลเนียนในรูปแบบ PSL(2, O ) โดยที่เป็นวงแหวนของจำนวนเต็มของฟิลด์กำลังสองเชิงจินตนาการสำหรับจำนวนเต็มบวกที่ไม่มีตัวประกอบ กำลัง สอง

กลุ่มไคลเนียนขั้นพื้นฐานและลดรูปได้

กลุ่มไคลเนียนเรียกว่ากลุ่มพื้นฐาน (elementary group) ถ้าเซตลิมิตของกลุ่มนั้นมีจำนวนจำกัด ซึ่งในกรณีนี้เซตลิมิตจะมีจุด 0, 1 หรือ 2 จุด ตัวอย่างของกลุ่มไคลเนียนพื้นฐาน ได้แก่ กลุ่มไคลเนียนจำกัด (ที่มีเซตลิมิตว่างเปล่า) และกลุ่มไคลเนียนวัฏจักรอนันต์

กลุ่มไคลน์เรียกว่ากลุ่มที่สามารถลดรูปได้ ถ้าสมาชิกทุกตัวมีจุดตรึงร่วมกันบนทรงกลมรีมันน์ กลุ่มไคลน์ที่สามารถลดรูปได้นั้นเป็นกลุ่มพื้นฐาน แต่กลุ่มไคลน์พื้นฐานจำกัดบางกลุ่มอาจไม่สามารถลดรูปได้

กลุ่มฟุคเซียน

กลุ่มฟุคเซียนใดๆ(กลุ่มย่อยแบบไม่ต่อเนื่องของ PSL(2, R )) เป็นกลุ่มไคลเนียน และในทางกลับกัน กลุ่มไคลเนียนใดๆ ที่รักษาเส้นจำนวนจริง (ในการกระทำบนทรงกลมรีมันน์) ก็เป็นกลุ่มฟุคเซียน โดยทั่วไปแล้ว กลุ่มไคลเนียนทุกกลุ่มที่รักษาเส้นวงกลมหรือเส้นตรงในทรงกลมรีมันน์จะเป็นกลุ่มคู่ควบกับกลุ่มฟุคเซียน

กลุ่มโคเบะ

  • แฟกเตอร์ของกลุ่มไคลเนียนG คือกลุ่มย่อยHสูงสุดซึ่งมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
    • Hมีส่วนประกอบคงที่ที่เชื่อมต่ออย่างง่ายD
    • คอนจูเกตขององค์ประกอบhของHโดยการจับคู่แบบคอนฟอร์มอลจะเป็นพาราโบลาหรือวงรีก็ต่อเมื่อhเป็นเช่นนั้น
    • องค์ประกอบพาราโบลาใดๆ ของG ที่ ตรึงจุดขอบเขตของDจะอยู่ในH
  • กลุ่มไคลเนียนจะถูกเรียกว่ากลุ่มโคเบะถ้าตัวประกอบทั้งหมดของกลุ่มนั้นเป็นตัวประกอบพื้นฐานหรือตัวประกอบฟุคเซียน

กลุ่มกึ่งฟุคเซียน

เซตลิมิตของกลุ่มกึ่งฟุคเซียน

กลุ่มไคลน์เนียนที่รักษาเส้นโค้งจอร์แดน ไว้ เรียกว่ากลุ่มควาซีฟุคเซียนเมื่อเส้นโค้งจอร์แดนเป็นวงกลมหรือเส้นตรง กลุ่มเหล่านี้จะเป็นกลุ่มคู่สมกับกลุ่มฟุคเซียนภายใต้การแปลงคอนฟอร์มอล กลุ่มควาซีฟุคเซียนที่สร้างขึ้นอย่างจำกัดจะเป็นกลุ่มคู่สมกับกลุ่มฟุคเซียนภายใต้การแปลงควาซีคอนฟอร์มอล เซตลิมิตจะอยู่ในเส้นโค้งจอร์แดนที่ไม่เปลี่ยนแปลง และถ้ามันเท่ากับเส้นโค้งจอร์แดน กลุ่มนั้นจะเรียกว่ากลุ่มชนิดที่หนึ่งและถ้าไม่เท่ากับกลุ่มนั้นจะเรียกว่ากลุ่มชนิดที่สอง

กลุ่มชอตต์กี้

ให้C เป็นวงกลมขอบเขตของกลุ่มวงกลมปิดที่ไม่ทับซ้อนกันจำนวนจำกัด กลุ่มที่สร้างขึ้นโดยการผกผันในแต่ละวงกลมมีเซตลิมิตเป็นเซตแคนเตอร์และผลหารH 3 / Gเป็นออร์บิโฟลด์สะท้อนที่มีปริภูมิพื้นฐานเป็นทรงกลม มันถูกคลุมสองชั้นโดยแฮนด์เดิลบอดี้ กลุ่มย่อย ดัชนี 2 ที่สอดคล้องกันเป็นกลุ่มไคลเนียนที่เรียกว่ากลุ่มชอตต์กี

กลุ่มผลึกศาสตร์

ให้Tเป็นการปูพื้นแบบคาบ ของปริภูมิไฮเปอร์โบลิก 3 มิติ กลุ่มสมมาตรของการปูพื้นนี้คือกลุ่มไคลน์เนียน

กลุ่มพื้นฐานของไฮเปอร์โบลิก 3 มิติ

กลุ่มพื้นฐานของไฮเปอร์โบลิก 3 มิติแบบมีทิศทางใดๆ คือกลุ่มไคลน์เนียน มีตัวอย่างมากมาย เช่น ส่วนเติมเต็มของปมรูปเลข 8 หรือปริภูมิไซเฟิร์ต-เวเบอร์ในทางกลับกัน หากกลุ่มไคลน์เนียนไม่มีองค์ประกอบทอร์ชั่นที่ไม่เป็นศูนย์ กลุ่มนั้นจะเป็นกลุ่มพื้นฐานของไฮเปอร์โบลิก 3 มิติ

กลุ่มไคลเนียนที่เสื่อมสภาพ

กลุ่ม Kleinian เรียกว่ากลุ่มเสื่อมสภาพหากไม่ใช่กลุ่มพื้นฐานและเซตลิมิตของกลุ่มนั้นเชื่อมต่อกันอย่างง่าย กลุ่มดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้โดยการหาลิมิตที่เหมาะสมของกลุ่มกึ่งฟุคเซียน โดยที่ส่วนประกอบหนึ่งในสองส่วนของจุดปกติจะหดตัวลงเป็นเซตว่าง กลุ่มเหล่านี้เรียกว่ากลุ่มเสื่อมสภาพเดี่ยวหากส่วนประกอบทั้งสองของเซตปกติหดตัวลงเป็นเซตว่าง เซตลิมิตจะกลายเป็นเส้นโค้งที่เติมเต็มพื้นที่ และกลุ่มนั้นเรียกว่ากลุ่มเสื่อมสภาพคู่การมีอยู่ของกลุ่ม Kleinian ที่เสื่อมสภาพได้รับการแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกโดยอ้อมโดย Bers [ 5 ]และตัวอย่างที่ชัดเจนครั้งแรกพบโดย Jørgensen Cannon & Thurston (2007) [ 6 ]ได้ยกตัวอย่างกลุ่มเสื่อมสภาพคู่และเส้นโค้งที่เติมเต็มพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับแผนที่ pseudo- Anosov

ดูเพิ่มเติม

  • ภาพของเซตลิมิตของกลุ่มกึ่งฟุคเซียนจาก( Fricke & Klein 1897 , หน้า418 ) 
  • ภาพเซตลิมิตของกลุ่มไคลน์จาก( Fricke & Klein 1897 , หน้า440)นี่เป็นหนึ่งในภาพแรกๆ ของเซตลิมิตภาพวาดด้วยคอมพิวเตอร์ของเซตลิมิตเดียวกัน 
  • ภาพเคลื่อนไหวของเซตจำกัดกลุ่มไคลเนียน
  • ภาพที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มไคลเนียนโดยแมคมัลเลน
  • ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "กลุ่มไคลเนียน" . แมธเวิลด์ .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kleinian_group&oldid=1350096197#Definitions "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ กลุ่มไคลเนียน

ใน ทางคณิตศาสตร์ กลุ่ม ไคลน์ (Kleinian group) 3 "}},"i":0}}]}"> คือ กลุ่ม ย่อยแบบไม่ต่อเนื่อง ของ กลุ่ม ไอโซเมตรีที่รักษา ทิศทาง ของ ปริภูมิ ไฮเปอร์โบลิก 3 มิติ 3 "}},"i":0}}]}">...

ประวัติศาสตร์

ทฤษฎีของกลุ่ม Kleinian ทั่วไปก่อตั้งขึ้นโดย Felix Klein [ 1 ] และ Henri Poincaré [ 2 ] ซึ่งตั้งชื่อตาม Felix Klein กรณีพิเศษของ กลุ่ม Schottky ได้รับการศึกษาเมื่อไม่กี่ปีก่อนหน้านั้น ในปี 1877 โดย Friedrich Schottky

คำจำกัดความ

นิยามสมัยใหม่หนึ่งของกลุ่ม Kleinian คือกลุ่มที่กระทำบน 3-ball ในฐานะ กลุ่มแยกย่อย ของ การแปลงไอโซเมตรีไฮเปอร์โบลิก ปริภูมิ 3 มิติไฮเปอร์โบลิก มีขอบเขตตามธรรมชาติ ใน แบบจำลองลูกบอล สามารถระบุขอบเขตนี้ได้ด้วยทรงกลม 2 มิติ เราเรียกมันว่า ทรงกลมที่อนันต์...

การเปลี่ยนแปลง

นิยามของกลุ่มไคลเนียนมีหลายรูปแบบ: บางครั้งกลุ่มไคลเนียนอาจอนุญาตให้เป็นกลุ่มย่อยของ PSL(2, C ).