यह आलेख बाह्य कलन में कई समरूपता (गणित) का सारांश प्रस्तुत करता है।[1] [2] [3] [4] [5]
संकेतन
निम्नलिखित संक्षिप्त परिभाषाओं और संकेतनों का सारांश प्रस्तुत करता है जिनका उपयोग इस आलेख में किया गया है।
मैनिफोल्ड
M {\displaystyle M} , N {\displaystyle N} n {\displaystyle n} -विमीय चिकने (स्मूथ) मैनिफोल्ड हैं, जहां n ∈ N {\displaystyle n\in \mathbb {N} } । अर्थात्, भिन्न-भिन्न मैनिफोल्ड जिन्हें इस पृष्ठ पर प्रयोजनों के लिए पर्याप्त बार विभेदित किया जा सकता है।
p ∈ M {\displaystyle p\in M} , q ∈ N {\displaystyle q\in N} प्रत्येक मैनिफोल्ड पर एक बिंदु दर्शाता है।
मैनिफोल्ड M {\displaystyle M} की सीमा मैनिफोल्ड ∂ M {\displaystyle \partial M} है , जिसकी विमा n − 1 {\displaystyle n-1} है। M {\displaystyle M} पर एक अभिविन्यास ∂ M {\displaystyle \partial M} पर एक अभिविन्यास प्रेरित करता है।
हम सामान्यतः उपमैनिफोल्ड को Σ ⊂ M {\displaystyle \Sigma \subset M} से निरूपित करते हैं ।
स्पर्शरेखा और कोटिस्पर्श रेखा बंडल
T M {\displaystyle TM} , T ∗ M {\displaystyle T^{*}M} स्मूथ मैनिफोल्ड M {\displaystyle M} के क्रमशः स्पर्शरेखा बंडल और कोटिस्पर्श रेखा बंडल को दर्शाता है।
T p M {\displaystyle T_{p}M} , क्रमशः बिंदु p {\displaystyle p} , q {\displaystyle q} , पर M {\displaystyle M} , N {\displaystyle N} के स्पर्शरेखा स्थानों को दर्शाता है। T p ∗ M {\displaystyle T_{p}^{*}M} बिंदु p {\displaystyle p} पर M {\displaystyle M} के कोटिस्पर्श रेखा स्थान को दर्शाता है।
स्पर्शरेखा बंडलों का खंड (फाइबर बंडल), जिसे सदिश क्षेत्र के रूप में भी जाना जाता है, इसको सामान्यतः X , Y , Z ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X,Y,Z\in \Gamma (TM)} के रूप में दर्शाया जाता है जैसे कि बिंदु p ∈ M {\displaystyle p\in M} पर हमारे निकट X | p , Y | p , Z | p ∈ T p M {\displaystyle X|_{p},Y|_{p},Z|_{p}\in T_{p}M} है। कोटिस्पर्श रेखा बंडल के अनुभाग, जिन्हें विभेदक रूप (या सहसदिश क्षेत्र) के रूप में भी जाना जाता है, इसको सामान्यतः α , β ∈ Γ ( T ∗ M ) {\displaystyle \alpha ,\beta \in \Gamma (T^{*}M)} के रूप में दर्शाया जाता है जैसे कि बिंदु p ∈ M {\displaystyle p\in M} पर हमारे निकट α | p , β | p ∈ T p ∗ M {\displaystyle \alpha |_{p},\beta |_{p}\in T_{p}^{*}M} है। Γ ( T ∗ M ) {\displaystyle \Gamma (T^{*}M)} के लिए एक वैकल्पिक संकेतन Ω 1 ( M ) {\displaystyle \Omega ^{1}(M)} है।
विभेदक k-रूप
विभेदक k {\displaystyle k} -रूप, जिसे हम यहां मात्र k {\displaystyle k} -रूप के रूप में संदर्भित करते हैं, T M {\displaystyle TM} पर परिभाषित विभेदक रूप हैं। हम सभी k {\displaystyle k} - रूपों के समुच्चय को Ω k ( M ) {\displaystyle \Omega ^{k}(M)} के रूप में निरूपित करते हैं। 0 ≤ k , l , m ≤ n {\displaystyle 0\leq k,\ l,\ m\leq n} के लिए हम सामान्यतः α ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(M)} , β ∈ Ω l ( M ) {\displaystyle \beta \in \Omega ^{l}(M)} , γ ∈ Ω m ( M ) {\displaystyle \gamma \in \Omega ^{m}(M)} लिखते हैं।
0 {\displaystyle 0} -रूप f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)} M {\displaystyle M} पर मात्र अदिश फलन C ∞ ( M ) {\displaystyle C^{\infty }(M)} हैं। 1 ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle \mathbf {1} \in \Omega ^{0}(M)} प्रत्येक स्थान 1 के बराबर स्थिरांक 0-रूप को दर्शाता है।
अनुक्रम के छोड़े गए अवयव
जब हमें( k + 1 ) {\displaystyle (k+1)} इनपुट X 0 , … , X k {\displaystyle X_{0},\ldots ,X_{k}} और k {\displaystyle k} -रूप α ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(M)} दिया जाता है तो हम
α ( X 0 , … , X ^ i , … , X k ) := α ( X 0 , … , X i − 1 , X i + 1 , … , X k ) {\displaystyle \alpha (X_{0},\ldots ,{\hat {X}}_{i},\ldots ,X_{k}):=\alpha (X_{0},\ldots ,X_{i-1},X_{i+1},\ldots ,X_{k})} लिखकर i {\displaystyle i} वीं प्रविष्टि के लोप को दर्शाती हैं।
बाह्य उत्पाद को वेज उत्पाद के रूप में भी जाना जाता है। इसे ∧ : Ω k ( M ) × Ω l ( M ) → Ω k + l ( M ) {\displaystyle \wedge :\Omega ^{k}(M)\times \Omega ^{l}(M)\rightarrow \Omega ^{k+l}(M)} से दर्शाया जाता है। k {\displaystyle k} -रूप α ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(M)} और l {\displaystyle l} -रूप β ∈ Ω l ( M ) {\displaystyle \beta \in \Omega ^{l}(M)} का बाह्य उत्पाद ( k + l ) {\displaystyle (k+l)} -रूप α ∧ β ∈ Ω k + l ( M ) {\displaystyle \alpha \wedge \beta \in \Omega ^{k+l}(M)} उत्पन्न करता है। इसे { 1 , … , n } {\displaystyle \{1,\ldots ,n\}} के सभी क्रमपरिवर्तन σ {\displaystyle \sigma } के समुच्चय S ( k , k + l ) {\displaystyle S(k,k+l)} का उपयोग करके लिखा जा सकता है जैसे कि σ ( 1 ) < … < σ ( k ) , σ ( k + 1 ) < … < σ ( k + l ) {\displaystyle \sigma (1)<\ldots <\sigma (k),\ \sigma (k+1)<\ldots <\sigma (k+l)} को
( α ∧ β ) ( X 1 , … , X k + l ) = ∑ σ ∈ S ( k , k + l ) sign ( σ ) α ( X σ ( 1 ) , … , X σ ( k ) ) ⊗ β ( X σ ( k + 1 ) , … , X σ ( k + l ) ) {\displaystyle (\alpha \wedge \beta )(X_{1},\ldots ,X_{k+l})=\sum _{\sigma \in S(k,k+l)}{\text{sign}}(\sigma )\alpha (X_{\sigma (1)},\ldots ,X_{\sigma (k)})\otimes \beta (X_{\sigma (k+1)},\ldots ,X_{\sigma (k+l)})} के रूप में है।
अनुभाग X ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma (TM)} के अनुदिश 0-रूप f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)} का दिशात्मक व्युत्पन्न 0-रूप निरूपित ∂ X f {\displaystyle \partial _{X}f} है।
बाह्य व्युत्पन्न d k : Ω k ( M ) → Ω k + 1 ( M ) {\displaystyle d_{k}:\Omega ^{k}(M)\rightarrow \Omega ^{k+1}(M)} को सभी 0 ≤ k ≤ n {\displaystyle 0\leq k\leq n} के लिए परिभाषित किया गया है। हम सामान्यतः सबस्क्रिप्ट को तब छोड़ देते हैं जब वह संदर्भ से स्पष्ट हो।
0 {\displaystyle 0} -रूप f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)} के लिए हमारे निकट 1 {\displaystyle 1} -रूप के रूप में d 0 f ∈ Ω 1 ( M ) {\displaystyle d_{0}f\in \Omega ^{1}(M)} है जो दिशात्मक व्युत्पन्न देता है, अर्थात, अनुभाग X ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma (TM)} के लिए हमारे निकट ( d 0 f ) ( X ) = ∂ X f {\displaystyle (d_{0}f)(X)=\partial _{X}f} है, X {\displaystyle X} द के सा f {\displaystyle f} का दिशात्मक व्युत्पन्न है।[6]
0 < k ≤ n {\displaystyle 0<k\leq n} के लिए,[6]
( d k ω ) ( X 0 , … , X k ) = ∑ 0 ≤ j ≤ k ( − 1 ) j d 0 ( ω ( X 0 , … , X ^ j , … , X k ) ) ( X j ) + ∑ 0 ≤ i < j ≤ k ( − 1 ) i + j ω ( [ X i , X j ] , X 0 , … , X ^ i , … , X ^ j , … , X k ) . {\displaystyle (d_{k}\omega )(X_{0},\ldots ,X_{k})=\sum _{0\leq j\leq k}(-1)^{j}d_{0}(\omega (X_{0},\ldots ,{\hat {X}}_{j},\ldots ,X_{k}))(X_{j})+\sum _{0\leq i<j\leq k}(-1)^{i+j}\omega ([X_{i},X_{j}],X_{0},\ldots ,{\hat {X}}_{i},\ldots ,{\hat {X}}_{j},\ldots ,X_{k}).}
लाई कोष्ठक
अनुभागों के सदिश क्षेत्र का लाई कोष्ठक X , Y ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X,Y\in \Gamma (TM)} अद्वितीय अनुभाग के रूप में परिभाषित किया गया है [ X , Y ] ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle [X,Y]\in \Gamma (TM)} जो संतुष्ट करता है
∀ f ∈ Ω 0 ( M ) ⇒ ∂ [ X , Y ] f = ∂ X ∂ Y f − ∂ Y ∂ X f . {\displaystyle \forall f\in \Omega ^{0}(M)\Rightarrow \partial _{[X,Y]}f=\partial _{X}\partial _{Y}f-\partial _{Y}\partial _{X}f.}
स्पर्शरेखा मानचित्र
अगर ϕ : M → N {\displaystyle \phi :M\rightarrow N} तो फिर, यह सहज मानचित्र है d ϕ | p : T p M → T ϕ ( p ) N {\displaystyle d\phi |_{p}:T_{p}M\rightarrow T_{\phi (p)}N} से स्पर्श रेखा मानचित्र को परिभाषित करता है M {\displaystyle M} को N {\displaystyle N} । इसे वक्रों के माध्यम से परिभाषित किया गया है γ {\displaystyle \gamma } पर M {\displaystyle M} व्युत्पन्न के साथ γ ′ ( 0 ) = X ∈ T p M {\displaystyle \gamma '(0)=X\in T_{p}M} ऐसा है कि
d ϕ ( X ) := ( ϕ ∘ γ ) ′ . {\displaystyle d\phi (X):=(\phi \circ \gamma )'.}
ध्यान दें कि ϕ {\displaystyle \phi } है 0 {\displaystyle 0} -मूल्यों के साथ रूप N {\displaystyle N} ।
पुल-बैक
अगर ϕ : M → N {\displaystyle \phi :M\rightarrow N} सहज मानचित्र है, फिर पुलबैक (विभेदक ज्यामिति) |ए का पुल-बैक k {\displaystyle k} -रूप α ∈ Ω k ( N ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(N)} किसी के लिए भी इस प्रकार परिभाषित किया गया है k {\displaystyle k} -विमीय सबमैनिफोल्ड Σ ⊂ M {\displaystyle \Sigma \subset M}
∫ Σ ϕ ∗ α = ∫ ϕ ( Σ ) α . {\displaystyle \int _{\Sigma }\phi ^{*}\alpha =\int _{\phi (\Sigma )}\alpha .}
पुल-बैक को इस प्रकार भी व्यक्त किया जा सकता है
( ϕ ∗ α ) ( X 1 , … , X k ) = α ( d ϕ ( X 1 ) , … , d ϕ ( X k ) ) . {\displaystyle (\phi ^{*}\alpha )(X_{1},\ldots ,X_{k})=\alpha (d\phi (X_{1}),\ldots ,d\phi (X_{k})).}
इसे आंतरिक व्युत्पन्न के रूप में भी जाना जाता है, आंतरिक उत्पाद को खंड दिया गया है Y ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle Y\in \Gamma (TM)} नक्शा है ι Y : Ω k + 1 ( M ) → Ω k ( M ) {\displaystyle \iota _{Y}:\Omega ^{k+1}(M)\rightarrow \Omega ^{k}(M)} जो प्रभावी रूप से a के पहले इनपुट को प्रतिस्थापित करता है ( k + 1 ) {\displaystyle (k+1)} -रूप के साथ Y {\displaystyle Y} । अगर α ∈ Ω k + 1 ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k+1}(M)} और X i ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X_{i}\in \Gamma (TM)} तब
( ι Y α ) ( X 1 , … , X k ) = α ( Y , X 1 , … , X k ) . {\displaystyle (\iota _{Y}\alpha )(X_{1},\ldots ,X_{k})=\alpha (Y,X_{1},\ldots ,X_{k}).}
मीट्रिक टेंसर
एक गैर-अपक्षयी द्विरेखीय रूप दिया गया है g p ( ⋅ , ⋅ ) {\displaystyle g_{p}(\cdot ,\cdot )} सभी के ऊपर T p M {\displaystyle T_{p}M} जो निरंतर चालू है M {\displaystyle M} , मैनिफोल्ड छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड बन जाता है। हम मीट्रिक टेंसर को निरूपित करते हैं g {\displaystyle g} , द्वारा बिंदुवार परिभाषित किया गया है g ( X , Y ) | p = g p ( X | p , Y | p ) {\displaystyle g(X,Y)|_{p}=g_{p}(X|_{p},Y|_{p})} । हम बुलाते है s = sign ( g ) {\displaystyle s=\operatorname {sign} (g)} हॉज स्टार ऑपरेटर#मीट्रिक का द्वंद्व। रीमैनियन मैनिफोल्ड है s = 1 {\displaystyle s=1} , जबकि मिन्कोवस्की स्थान है s = − 1 {\displaystyle s=-1} ।
संगीत समरूपता
मीट्रिक टेंसर g ( ⋅ , ⋅ ) {\displaystyle g(\cdot ,\cdot )} सदिश क्षेत्र और एक-रूपों के बीच द्वंद्व मानचित्रण को प्रेरित करता है: ये संगीतमय आइसोमोर्फिज्म फ्लैट हैं ♭ {\displaystyle \flat } और तेज़ ♯ {\displaystyle \sharp } । अनुभाग A ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle A\in \Gamma (TM)} अद्वितीय एक-रूप से मेल खाता है A ♭ ∈ Ω 1 ( M ) {\displaystyle A^{\flat }\in \Omega ^{1}(M)} जैसे कि सभी वर्गों के लिए X ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma (TM)} , अपने निकट:
A ♭ ( X ) = g ( A , X ) . {\displaystyle A^{\flat }(X)=g(A,X).}
एक रूप α ∈ Ω 1 ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{1}(M)} अद्वितीय सदिश क्षेत्र से मेल खाता है α ♯ ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle \alpha ^{\sharp }\in \Gamma (TM)} ऐसा कि सभी के लिए X ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma (TM)} , अपने निकट:
α ( X ) = g ( α ♯ , X ) . {\displaystyle \alpha (X)=g(\alpha ^{\sharp },X).}
ये मैपिंग बहुरेखीयता से होते हुए मैपिंग तक विस्तारित होती हैं k {\displaystyle k} -सदिश क्षेत्र्स k {\displaystyle k} -रूप और k {\displaystyle k} -फ़ॉर्म को k {\displaystyle k} -सदिश क्षेत्र के माध्यम से
( A 1 ∧ A 2 ∧ ⋯ ∧ A k ) ♭ = A 1 ♭ ∧ A 2 ♭ ∧ ⋯ ∧ A k ♭ {\displaystyle (A_{1}\wedge A_{2}\wedge \cdots \wedge A_{k})^{\flat }=A_{1}^{\flat }\wedge A_{2}^{\flat }\wedge \cdots \wedge A_{k}^{\flat }}
( α 1 ∧ α 2 ∧ ⋯ ∧ α k ) ♯ = α 1 ♯ ∧ α 2 ♯ ∧ ⋯ ∧ α k ♯ . {\displaystyle (\alpha _{1}\wedge \alpha _{2}\wedge \cdots \wedge \alpha _{k})^{\sharp }=\alpha _{1}^{\sharp }\wedge \alpha _{2}^{\sharp }\wedge \cdots \wedge \alpha _{k}^{\sharp }.}
हॉज स्टार
एन-मैनिफोल्ड एम के लिए, हॉज स्टार ऑपरेटर ⋆ : Ω k ( M ) → Ω n − k ( M ) {\displaystyle {\star }:\Omega ^{k}(M)\rightarrow \Omega ^{n-k}(M)} द्वैत मानचित्रण है k {\displaystyle k} -रूप α ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(M)} अगर ( n − k ) {\displaystyle (n{-}k)} -रूप ( ⋆ α ) ∈ Ω n − k ( M ) {\displaystyle ({\star }\alpha )\in \Omega ^{n-k}(M)} ।
इसे उन्मुख फ़्रेम के संदर्भ में परिभाषित किया जा सकता है ( X 1 , … , X n ) {\displaystyle (X_{1},\ldots ,X_{n})} के लिए T M {\displaystyle TM} , दिए गए मीट्रिक टेंसर के संबंध में ऑर्थोनॉर्मल g {\displaystyle g} :
( ⋆ α ) ( X 1 , … , X n − k ) = α ( X n − k + 1 , … , X n ) . {\displaystyle ({\star }\alpha )(X_{1},\ldots ,X_{n-k})=\alpha (X_{n-k+1},\ldots ,X_{n}).}
सह-विभेदक ऑपरेटर
हॉज स्टार ऑपरेटर#कोडडिफ़रेंशियल|सह-डिफ़रेंशियल ऑपरेटर δ : Ω k ( M ) → Ω k − 1 ( M ) {\displaystyle \delta :\Omega ^{k}(M)\rightarrow \Omega ^{k-1}(M)} पर n {\displaystyle n} विमीय मैनिफोल्ड M {\displaystyle M} द्वारा परिभाषित किया गया है
δ := ( − 1 ) k ⋆ − 1 d ⋆ = ( − 1 ) n k + n + 1 ⋆ d ⋆ . {\displaystyle \delta :=(-1)^{k}{\star }^{-1}d{\star }=(-1)^{nk+n+1}{\star }d{\star }.}
हॉज-डिराक ऑपरेटर, d + δ {\displaystyle d+\delta } , डिराक ऑपरेटर है जिसका अध्ययन क्लिफोर्ड विश्लेषण में किया गया है।
ओरिएंटेड मैनिफोल्ड
एक n {\displaystyle n} -विमीय स्टीयरेबल मैनिफोल्ड M ऐसा मैनिफोल्ड है जिसे किसी विकल्प से सुसज्जित किया जा सकता है n -रूप μ ∈ Ω n ( M ) {\displaystyle \mu \in \Omega ^{n}(M)} वह प्रत्येक स्थान निरंतर और शून्येतर है M ।
आयतन आकार
एक ओरिएंटेबल मैनिफोल्ड पर M {\displaystyle M} मीट्रिक टेंसर दिए गए वॉल्यूम रूप की विहित पसंद g {\displaystyle g} और ओरिएंटेशन (सदिश स्पेस)#मल्टीलीनियर बीजगणित है d e t := | det g | d X 1 ♭ ∧ … ∧ d X n ♭ {\displaystyle \mathbf {det} :={\sqrt {|\det g|}}\;dX_{1}^{\flat }\wedge \ldots \wedge dX_{n}^{\flat }} किसी भी आधार के लिए d X 1 , … , d X n {\displaystyle dX_{1},\ldots ,dX_{n}} ओरिएंटेशन से मिलान करने का आदेश दिया गया।
क्षेत्रफल
वॉल्यूम रूप दिया गया है d e t {\displaystyle \mathbf {det} } और इकाई सामान्य सदिश N {\displaystyle N} हम क्षेत्र रूप को भी परिभाषित कर सकते हैं σ := ι N det {\displaystyle \sigma :=\iota _{N}{\textbf {det}}} पर boundary ∂ M . {\displaystyle \partial M.}
के-रूप पर बिलिनियर रूप
मीट्रिक टेंसर का सामान्यीकरण, दो के बीच सममित द्विरेखीय रूप k {\displaystyle k} -रूप α , β ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \alpha ,\beta \in \Omega ^{k}(M)} , पर बिंदुवार परिभाषित किया गया है M {\displaystyle M} द्वारा
⟨ α , β ⟩ | p := ⋆ ( α ∧ ⋆ β ) | p . {\displaystyle \langle \alpha ,\beta \rangle |_{p}:={\star }(\alpha \wedge {\star }\beta )|_{p}.}
L 2 {\displaystyle L^{2}} वें>-के स्थान के लिए द्विरेखीय रूप k {\displaystyle k} -रूप Ω k ( M ) {\displaystyle \Omega ^{k}(M)} द्वारा परिभाषित किया गया है
⟨ ⟨ α , β ⟩ ⟩ := ∫ M α ∧ ⋆ β . {\displaystyle \langle \!\langle \alpha ,\beta \rangle \!\rangle :=\int _{M}\alpha \wedge {\star }\beta .}
रीमैनियन मैनिफोल्ड के मामले में, प्रत्येक आंतरिक उत्पाद है (अर्थात सकारात्मक-निश्चित है)।
हम लाई व्युत्पन्न को परिभाषित करते हैं L : Ω k ( M ) → Ω k ( M ) {\displaystyle {\mathcal {L}}:\Omega ^{k}(M)\rightarrow \Omega ^{k}(M)} किसी दिए गए अनुभाग के लिए कार्टन के जादुई रूपूले के माध्यम से X ∈ Γ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma (TM)} जैसा
L X = d ∘ ι X + ι X ∘ d . {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}=d\circ \iota _{X}+\iota _{X}\circ d.}
यह a के परिवर्तन का वर्णन करता है k {\displaystyle k} -एक प्रवाह के साथ रूप (गणित) ϕ t {\displaystyle \phi _{t}} अनुभाग से संबद्ध X {\displaystyle X} ।
पुल-बैक गुण
d ( ϕ ∗ α ) = ϕ ∗ ( d α ) {\displaystyle d(\phi ^{*}\alpha )=\phi ^{*}(d\alpha )} (साथ क्रमविनिमेय d {\displaystyle d} )
ϕ ∗ ( α ∧ β ) = ( ϕ ∗ α ) ∧ ( ϕ ∗ β ) {\displaystyle \phi ^{*}(\alpha \wedge \beta )=(\phi ^{*}\alpha )\wedge (\phi ^{*}\beta )} ( वितरित करता है ∧ {\displaystyle \wedge } )
( ϕ 1 ∘ ϕ 2 ) ∗ = ϕ 2 ∗ ϕ 1 ∗ {\displaystyle (\phi _{1}\circ \phi _{2})^{*}=\phi _{2}^{*}\phi _{1}^{*}} (विपरीत)
ϕ ∗ f = f ∘ ϕ {\displaystyle \phi ^{*}f=f\circ \phi } के लिए f ∈ Ω 0 ( N ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(N)} (फ़ंक्शन रचना)
संगीत समरूपता गुण
( X ♭ ) ♯ = X {\displaystyle (X^{\flat })^{\sharp }=X}
( α ♯ ) ♭ = α {\displaystyle (\alpha ^{\sharp })^{\flat }=\alpha }
आंतरिक उत्पाद गुण
ι X ∘ ι X = 0 {\displaystyle \iota _{X}\circ \iota _{X}=0} (निलपोटेंट)
ι X ∘ ι Y = − ι Y ∘ ι X {\displaystyle \iota _{X}\circ \iota _{Y}=-\iota _{Y}\circ \iota _{X}}
ι X ( α ∧ β ) = ( ι X α ) ∧ β + ( − 1 ) k α ∧ ( ι X β ) {\displaystyle \iota _{X}(\alpha \wedge \beta )=(\iota _{X}\alpha )\wedge \beta +(-1)^{k}\alpha \wedge (\iota _{X}\beta )} के लिए α ∈ Ω k ( M ) , β ∈ Ω l ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(M),\ \beta \in \Omega ^{l}(M)} (लीबनिज नियम)
ι X α = α ( X ) {\displaystyle \iota _{X}\alpha =\alpha (X)} के लिए α ∈ Ω 1 ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{1}(M)}
ι X f = 0 {\displaystyle \iota _{X}f=0} के लिए f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)}
ι X ( f α ) = f ι X α {\displaystyle \iota _{X}(f\alpha )=f\iota _{X}\alpha } के लिए f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)}
हॉज स्टार गुण
⋆ ( λ 1 α + λ 2 β ) = λ 1 ( ⋆ α ) + λ 2 ( ⋆ β ) {\displaystyle {\star }(\lambda _{1}\alpha +\lambda _{2}\beta )=\lambda _{1}({\star }\alpha )+\lambda _{2}({\star }\beta )} के लिए λ 1 , λ 2 ∈ R {\displaystyle \lambda _{1},\lambda _{2}\in \mathbb {R} } ( रैखिकता )
⋆ ⋆ α = s ( − 1 ) k ( n − k ) α {\displaystyle {\star }{\star }\alpha =s(-1)^{k(n-k)}\alpha } के लिए α ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{k}(M)} , n = dim ( M ) {\displaystyle n=\dim(M)} , और s = sign ( g ) {\displaystyle s=\operatorname {sign} (g)} मीट्रिक का चिह्न
⋆ ( − 1 ) = s ( − 1 ) k ( n − k ) ⋆ {\displaystyle {\star }^{(-1)}=s(-1)^{k(n-k)}{\star }} ( उलटा )
⋆ ( f α ) = f ( ⋆ α ) {\displaystyle {\star }(f\alpha )=f({\star }\alpha )} के लिए f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)} (साथ क्रमविनिमेय 0 {\displaystyle 0} -रूप )
⟨ ⟨ α , α ⟩ ⟩ = ⟨ ⟨ ⋆ α , ⋆ α ⟩ ⟩ {\displaystyle \langle \!\langle \alpha ,\alpha \rangle \!\rangle =\langle \!\langle {\star }\alpha ,{\star }\alpha \rangle \!\rangle } के लिए α ∈ Ω 1 ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{1}(M)} (हॉज स्टार संरक्षित करता है 1 {\displaystyle 1} -रूप मानदंड )
⋆ 1 = d e t {\displaystyle {\star }\mathbf {1} =\mathbf {det} } (स्थिर फलन 1 का हॉज डुअल आयतन रूप है)
सह-विभेदक ऑपरेटर गुण
δ ∘ δ = 0 {\displaystyle \delta \circ \delta =0} (निलपोटेंट)
⋆ δ = ( − 1 ) k d ⋆ {\displaystyle {\star }\delta =(-1)^{k}d{\star }} और ⋆ d = ( − 1 ) k + 1 δ ⋆ {\displaystyle {\star }d=(-1)^{k+1}\delta {\star }} (हॉज के निकट d {\displaystyle d} )
⟨ ⟨ d α , β ⟩ ⟩ = ⟨ ⟨ α , δ β ⟩ ⟩ {\displaystyle \langle \!\langle d\alpha ,\beta \rangle \!\rangle =\langle \!\langle \alpha ,\delta \beta \rangle \!\rangle } अगर ∂ M = 0 {\displaystyle \partial M=0} (δ {\displaystyle \delta } के साथ जुड़ा हुआ d {\displaystyle d} )
सामान्य रूप में, ∫ M d α ∧ ⋆ β = ∫ ∂ M α ∧ ⋆ β + ∫ M α ∧ ⋆ δ β {\displaystyle \int _{M}d\alpha \wedge \star \beta =\int _{\partial M}\alpha \wedge \star \beta +\int _{M}\alpha \wedge \star \delta \beta }
δ f = 0 {\displaystyle \delta f=0} के लिए f ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle f\in \Omega ^{0}(M)}
लाई व्युत्पन्न गुण
d ∘ L X = L X ∘ d {\displaystyle d\circ {\mathcal {L}}_{X}={\mathcal {L}}_{X}\circ d} (साथ क्रमविनिमेय d {\displaystyle d} )
ι X ∘ L X = L X ∘ ι X {\displaystyle \iota _{X}\circ {\mathcal {L}}_{X}={\mathcal {L}}_{X}\circ \iota _{X}} (साथ क्रमविनिमेय ι X {\displaystyle \iota _{X}} )
L X ( ι Y α ) = ι [ X , Y ] α + ι Y L X α {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}(\iota _{Y}\alpha )=\iota _{[X,Y]}\alpha +\iota _{Y}{\mathcal {L}}_{X}\alpha }
L X ( α ∧ β ) = ( L X α ) ∧ β + α ∧ ( L X β ) {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}(\alpha \wedge \beta )=({\mathcal {L}}_{X}\alpha )\wedge \beta +\alpha \wedge ({\mathcal {L}}_{X}\beta )} (लीबनिज नियम)
( δ α ) ( X 1 , … , X k − 1 ) = − ∑ i = 1 n ( ι E i ( ∇ E i α ) ) ( X 1 , … , X ^ i , … , X k ) {\displaystyle (\delta \alpha )(X_{1},\ldots ,X_{k-1})=-\sum _{i=1}^{n}(\iota _{E_{i}}(\nabla _{E_{i}}\alpha ))(X_{1},\ldots ,{\hat {X}}_{i},\ldots ,X_{k})} सकारात्मक रूप से उन्मुख ऑर्थोनॉर्मल फ्रेम दिया गया E 1 , … , E n {\displaystyle E_{1},\ldots ,E_{n}} ।
( L Y α ) ( X 1 , … , X k ) = ( ∇ Y α ) ( X 1 , … , X k ) − ∑ i = 1 k α ( X 1 , … , ∇ X i Y , … , X k ) {\displaystyle ({\mathcal {L}}_{Y}\alpha )(X_{1},\ldots ,X_{k})=(\nabla _{Y}\alpha )(X_{1},\ldots ,X_{k})-\sum _{i=1}^{k}\alpha (X_{1},\ldots ,\nabla _{X_{i}}Y,\ldots ,X_{k})}
हॉज अपघटन
अगर ∂ M = ∅ {\displaystyle \partial M=\emptyset } , ω ∈ Ω k ( M ) ⇒ ∃ α ∈ Ω k − 1 , β ∈ Ω k + 1 , γ ∈ Ω k ( M ) , d γ = 0 , δ γ = 0 {\displaystyle \omega \in \Omega ^{k}(M)\Rightarrow \exists \alpha \in \Omega ^{k-1},\ \beta \in \Omega ^{k+1},\ \gamma \in \Omega ^{k}(M),\ d\gamma =0,\ \delta \gamma =0} ऐसा है कि
ω = d α + δ β + γ {\displaystyle \omega =d\alpha +\delta \beta +\gamma }
पोंकारे लेम्मा
यदि सीमाहीन मैनिफोल्ड M {\displaystyle M} इसमें तुच्छ कोहोमोलोजी है H k ( M ) = { 0 } {\displaystyle H^{k}(M)=\{0\}} , फिर कोई भी बंद ω ∈ Ω k ( M ) {\displaystyle \omega \in \Omega ^{k}(M)} सटीक है। यह मामला है यदि एम अनुबंध योग्य स्थान है।
सदिश कलन से संबंध
यूक्लिडियन 3-स्पेस में समरूपता
चलो यूक्लिडियन मीट्रिक g ( X , Y ) := ⟨ X , Y ⟩ = X ⋅ Y {\displaystyle g(X,Y):=\langle X,Y\rangle =X\cdot Y} ।
हम उपयोग करते हैं ∇ = ( ∂ ∂ x , ∂ ∂ y , ∂ ∂ z ) {\displaystyle \nabla =\left({\partial \over \partial x},{\partial \over \partial y},{\partial \over \partial z}\right)} की R 3 {\displaystyle \mathbb {R} ^{3}}
ι X α = g ( X , α ♯ ) = X ⋅ α ♯ {\displaystyle \iota _{X}\alpha =g(X,\alpha ^{\sharp })=X\cdot \alpha ^{\sharp }} के लिए α ∈ Ω 1 ( M ) {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{1}(M)} ।
d e t ( X , Y , Z ) = ⟨ X , Y × Z ⟩ = ⟨ X × Y , Z ⟩ {\displaystyle \mathbf {det} (X,Y,Z)=\langle X,Y\times Z\rangle =\langle X\times Y,Z\rangle } (अदिश त्रिगुण गुणनफल)
X × Y = ( ⋆ ( X ♭ ∧ Y ♭ ) ) ♯ {\displaystyle X\times Y=({\star }(X^{\flat }\wedge Y^{\flat }))^{\sharp }} ( पार उत्पाद )
ι X α = − ( X × A ) ♭ {\displaystyle \iota _{X}\alpha =-(X\times A)^{\flat }} अगर α ∈ Ω 2 ( M ) , A = ( ⋆ α ) ♯ {\displaystyle \alpha \in \Omega ^{2}(M),\ A=({\star }\alpha )^{\sharp }}
X ⋅ Y = ⋆ ( X ♭ ∧ ⋆ Y ♭ ) {\displaystyle X\cdot Y={\star }(X^{\flat }\wedge {\star }Y^{\flat })} ( अदिश उत्पाद )
∇ f = ( d f ) ♯ {\displaystyle \nabla f=(df)^{\sharp }} (ढाल)
X ⋅ ∇ f = d f ( X ) {\displaystyle X\cdot \nabla f=df(X)} (दिशात्मक व्युत्पन्न)
∇ ⋅ X = ⋆ d ⋆ X ♭ = − δ X ♭ {\displaystyle \nabla \cdot X={\star }d{\star }X^{\flat }=-\delta X^{\flat }} (विचलन )
∇ × X = ( ⋆ d X ♭ ) ♯ {\displaystyle \nabla \times X=({\star }dX^{\flat })^{\sharp }} (कर्ल (गणित) )
⟨ X , N ⟩ σ = ⋆ X ♭ {\displaystyle \langle X,N\rangle \sigma ={\star }X^{\flat }} कहाँ N {\displaystyle N} की इकाई सामान्य सदिश है ∂ M {\displaystyle \partial M} और σ = ι N d e t {\displaystyle \sigma =\iota _{N}\mathbf {det} } पर क्षेत्र रूप है ∂ M {\displaystyle \partial M} ।
∫ Σ d ⋆ X ♭ = ∫ ∂ Σ ⋆ X ♭ = ∫ ∂ Σ ⟨ X , N ⟩ σ {\displaystyle \int _{\Sigma }d{\star }X^{\flat }=\int _{\partial \Sigma }{\star }X^{\flat }=\int _{\partial \Sigma }\langle X,N\rangle \sigma } (विचलन प्रमेय )
लाई व्युत्पन्न
L X f = X ⋅ ∇ f {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}f=X\cdot \nabla f} (0 {\displaystyle 0} -रूप )
L X α = ( ∇ X α ♯ ) ♭ + g ( α ♯ , ∇ X ) {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}\alpha =(\nabla _{X}\alpha ^{\sharp })^{\flat }+g(\alpha ^{\sharp },\nabla X)} (1 {\displaystyle 1} -रूप )
⋆ L X β = ( ∇ X B − ∇ B X + ( div X ) B ) ♭ {\displaystyle {\star }{\mathcal {L}}_{X}\beta =\left(\nabla _{X}B-\nabla _{B}X+({\text{div}}X)B\right)^{\flat }} अगर B = ( ⋆ β ) ♯ {\displaystyle B=({\star }\beta )^{\sharp }} (2 {\displaystyle 2} -पर रूप 3 {\displaystyle 3} -मैनिफोल्ड )
⋆ L X ρ = d q ( X ) + ( div X ) q {\displaystyle {\star }{\mathcal {L}}_{X}\rho =dq(X)+({\text{div}}X)q} अगर ρ = ⋆ q ∈ Ω 0 ( M ) {\displaystyle \rho ={\star }q\in \Omega ^{0}(M)} (n {\displaystyle n} -रूप )
L X ( d e t ) = ( div ( X ) ) d e t {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}(\mathbf {det} )=({\text{div}}(X))\mathbf {det} }
↑ Crane, Keenan; de Goes, Fernando; Desbrun, Mathieu; Schröder, Peter (21 July 2013). असतत बाहरी कलन के साथ डिजिटल ज्यामिति प्रसंस्करण . pp. 1–126. doi :10.1145/2504435.2504442 . ISBN 9781450323390 . S2CID 168676 .
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