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单位分解


给定一个光滑流形 M 和一个开覆盖 U_i,服从覆盖 U_i 的单位分解是一组光滑的、非负的函数 psi_i,使得 psi_i支撑集包含在 U_i 中,并且 sum_(i)psi_i=1 处处成立。通常要求 U_i 具有紧闭包,可以解释为有限的或有界的开集。在 U_i局部有限覆盖的情况下,任何点 x in M 仅有有限个 i 使得 psi_i(x)!=0

单位分解可以用于将局部定义的对象拼合在一起。例如,总是存在光滑的全局向量场,可能在某些地方消失,但不是恒等于零。用坐标图 U_i 覆盖 M,使得任何点只被有限个坐标图重叠覆盖。在每个坐标图 U_i 上,存在局部向量场 partial/partialx_j。将它们标记为 v_(i,j),并且对于每个图,选择向量场 v_(i,1)=partial/partialx_1。那么 sum_(i)psi_iv_(i,1) 是一个全局向量场。这个求和是收敛的,因为在任何 x 处,只有有限个 psi_i(x)!=0

其他应用需要将对象解释为函数,或者称为丛截面的函数推广,例如黎曼度量。通过将这样的度量视为丛的截面,很容易证明在任何光滑流形上都存在光滑度量。证明使用了单位分解,并且与上面使用的证明类似。

严格来说,求和 sum_(i)psi_i 不必恒等于 1 才能使论证成立。之所以得名,是因为在每个点,这些函数都对值 1 进行分割。此外,从凸性的角度来看,这也很方便。


另请参阅

凸集, 开覆盖, 黎曼度量, 截面, 光滑流形, 向量场

此条目由 Todd Rowland 贡献

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请引用为

Rowland, Todd. "单位分解。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源,由 Eric W. Weisstein 创建。 https://mathworld.net.cn/PartitionofUnity.html

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