क्लेन ज्यामिति

गणित में, क्लेन ज्यामिति एक प्रकार की ज्यामिति है जो फेलिक्स क्लेन द्वारा उनके प्रभावशाली एर्लांगेन कार्यक्रम में प्रेरित है। अधिक विशेष रूप से, यह एक सजातीय स्थान 'X' है, साथ में एक झूठ समूह G द्वारा X पर एक सकर्मक क्रिया है, जो ज्यामिति के समरूपता समूह के रूप में कार्य करता है।

पृष्ठभूमि और प्रेरणा के लिए Erlangen प्रोग्राम पर आलेख देखें।

औपचारिक परिभाषा

क्लेन ज्यामिति एक जोड़ी है (G, H) जहां जी एक लाइ समूह है और एच जी का एक संवृत सेट लाई उपसमूह है जैसे कि (बाएं) कोसेट स्पेस जी / एच जुड़ा हुआ स्थान है। समूह G को ज्यामिति का 'प्रमुख समूह' कहा जाता है और G/H को ज्यामिति का 'अंतरिक्ष' कहा जाता है (या, शब्दावली के दुरुपयोग से, केवल क्लेन ज्यामिति)। अंतरिक्ष {{nowrap|1=X = G/H}क्लेन ज्योमेट्री का } आयाम का एक चिकना कई गुना है

मंद एक्स = मंद जी - मंद एच।

X पर G की नैचुरल स्मूथ ग्रुप एक्शन (गणित) है जो इसके द्वारा दी गई है

$g\cdot (aH)=(ga)H.$

स्पष्ट रूप से, यह क्रिया सकर्मक है (ले a = 1), जिससे कि कोई तब X को G की कार्रवाई के लिए एक सजातीय स्थान के रूप में मान सके। पहचान कोसेट का स्टेबलाइजर (समूह सिद्धांत) H ∈ X ठीक समूह H है।

किसी भी कनेक्टेड स्मूथ मैनिफोल्ड X और एक ले ग्रुप G द्वारा X पर एक स्मूथ सकर्मक क्रिया को देखते हुए, हम एक संबद्ध क्लेन ज्यामिति का निर्माण कर सकते हैं (G, H) बेसपॉइंट x फिक्स करके₀ X में और H को x का स्टेबलाइजर उपसमूह होने दें₀ जी में। समूह एच आवश्यक रूप से जी और एक्स का एक संवृत उपसमूह है जो जी / एच के लिए स्वाभाविक रूप से भिन्न है।

दो क्लेन ज्यामिति (G₁, H₁) और (G₂, H₂) ज्यामितीय रूप से आइसोमॉर्फिक हैं यदि कोई लेट ग्रुप आइसोमोर्फिज्म है φ : G₁ → G₂ जिससे कि φ(H₁) = H₂. विशेष रूप से, यदि φ एक तत्व द्वारा संयुग्मन वर्ग है g ∈ G, हमने देखा कि (G, H) और (G, gHg⁻¹) आइसोमॉर्फिक हैं। एक सजातीय स्थान X से जुड़ी क्लेन ज्यामिति तब समरूपता तक अद्वितीय होती है (अर्थात यह चुने गए बेसपॉइंट x से स्वतंत्र है₀).

बंडल विवरण

एक झूठ समूह जी और संवृत उपसमूह एच को देखते हुए, सही गुणन द्वारा दिए गए जी पर एच की प्राकृतिक समूह क्रिया (गणित) है। यह क्रिया स्वतंत्र और उचित दोनों प्रकार की क्रिया है। कक्षा (समूह सिद्धांत) जी में एच के बाएं सहसमुच्चय हैं। एक ने निष्कर्ष निकाला है कि जी में एक चिकनी प्रिंसिपल बंडल की संरचना है। बाएं सह समुच्चय स्पेस जी / एच पर प्रिंसिपल एच-बंडल:

$H\to G\to G/H.$

क्लेन ज्यामिति के प्रकार

प्रभावी ज्यामिति

जी की क्रिया X = G/H प्रभावी होने की आवश्यकता नहीं है। क्लेन ज्योमेट्री के कर्नेल को X पर G की क्रिया के कर्नेल के रूप में परिभाषित किया गया है। द्वारा दिया गया है

$K=\{k\in G:g^{-1}kg\in H\;\;\forall g\in G\}.$

कर्नेल K को G में H के कोर (समूह) के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है (अर्थात H का सबसे बड़ा उपसमूह जो G में सामान्य उपसमूह है)। यह G के सभी सामान्य उपसमूहों द्वारा उत्पन्न समूह है जो H में स्थित है।

एक क्लेन ज्यामिति को 'प्रभावी' कहा जाता है यदि K = 1 और स्थानीय रूप से प्रभावी यदि K असतत समूह है। यदि (G, H) तब कर्नेल K के साथ एक क्लेन ज्यामिति है (G/K, H/K) एक प्रभावी क्लेन ज्यामिति है जो प्रामाणिक रूप से संबद्ध है (G, H).

ज्यामितीय रूप से उन्मुख ज्यामिति

एक क्लेन ज्यामिति (G, H) ज्यामितीय रूप से उन्मुख है यदि G कनेक्टेड स्पेस है। (इसका अर्थ नहीं है कि जी/एच एक उन्मुखता है)। यदि H जुड़ा हुआ है तो इसका मतलब है कि G भी जुड़ा हुआ है (ऐसा इसलिए है क्योंकि G/H जुड़ा हुआ माना जाता है, और G → G/H एक कंपन है)।

किसी भी क्लेन ज्यामिति को देखते हुए (G, H), एक ज्यामितीय रूप से उन्मुख ज्यामिति है जो प्रामाणिक रूप से जुड़ी हुई है (G, H) समान आधार स्थान G/H के साथ। यह ज्यामिति है (G₀, G₀ ∩ H) जहां जी₀ G का तत्समक घटक है। ध्यान दें कि G = G₀ H.

रिडक्टिव ज्यामिति

एक क्लेन ज्यामिति (G, H) को रिडक्टिव और G/H को रिडक्टिव सजातीय स्थान कहा जाता है यदि झूठ बीजगणित ${\mathfrak {h}}$ of H में एक H-invariant पूरक है ${\mathfrak {g}}$.

उदाहरण

निम्न तालिका में, मौलिक ज्यामिति का वर्णन है, जिसे क्लेन ज्यामिति के रूप में प्रतिरूपित किया गया है।

	Underlying space	Transformation group G	Subgroup H	Invariants
Projective geometry	Real projective space $\mathbb {R} \mathrm {P} ^{n}$	Projective group $\mathrm {PGL} (n+1)$	A subgroup $P$ fixing a flag $\{0\}\subset V_{1}\subset V_{n}$	Projective lines, cross-ratio
Conformal geometry on the sphere	Sphere $S^{n}$	Lorentz group of an $(n+2)$-dimensional space $\mathrm {O} (n+1,1)$	A subgroup $P$ fixing a line in the null cone of the Minkowski metric	Generalized circles, angles
Hyperbolic geometry	Hyperbolic space $H(n)$, modelled e.g. as time-like lines in the Minkowski space $\mathbb {R} ^{1,n}$	Orthochronous Lorentz group $\mathrm {O} (1,n)/\mathrm {O} (1)$	$\mathrm {O} (1)\times \mathrm {O} (n)$	Lines, circles, distances, angles
Elliptic geometry	Elliptic space, modelled e.g. as the lines through the origin in Euclidean space $\mathbb {R} ^{n+1}$	$\mathrm {O} (n+1)/\mathrm {O} (1)$	$\mathrm {O} (n)/\mathrm {O} (1)$	Lines, circles, distances, angles
Spherical geometry	Sphere $S^{n}$	Orthogonal group $\mathrm {O} (n+1)$	Orthogonal group $\mathrm {O} (n)$	Lines (great circles), circles, distances of points, angles
Affine geometry	Affine space $A(n)\simeq \mathbb {R} ^{n}$	Affine group $\mathrm {Aff} (n)\simeq \mathbb {R} ^{n}\rtimes \mathrm {GL} (n)$	General linear group $\mathrm {GL} (n)$	Lines, quotient of surface areas of geometric shapes, center of mass of triangles
Euclidean geometry	Euclidean space $E(n)$	Euclidean group $\mathrm {Euc} (n)\simeq \mathbb {R} ^{n}\rtimes \mathrm {O} (n)$	Orthogonal group $\mathrm {O} (n)$	Distances of points, angles of vectors, areas

संदर्भ

• R. W. Sharpe (1997). Differential Geometry: Cartan's Generalization of Klein's Erlangen Program. Springer-Verlag. ISBN 0-387-94732-9.