Kartan-Ambroz-Xiks teoremasi - Cartan–Ambrose–Hicks theorem - Wikipedia

Yilda matematika, Kartan-Ambroz-Xiks teoremasi ning teoremasi Riemann geometriyasi, unga ko'ra Riemann metrikasi mahalliy tomonidan belgilanadi Riemann egriligi tensori yoki boshqacha qilib aytganda, parallel tarjima ostida egrilik tensorining harakati metrikani aniqlaydi.

Teorema nomlangan Élie Cartan, Uorren Ambruz va uning doktoranti Noel Xiks.^[1] Cartan mahalliy versiyasini isbotladi. Ambrose umumiy o'rtasidagi izometriyani ta'minlaydigan global versiyani isbotladi Riemann manifoldlari turli xil egrilik bilan, 1956 yilda.^[2] Buni Xiks tomonidan umumiy manifoldlarga qo'shimcha ravishda umumlashtirildi affin aloqalari ularning ichida tangens to'plamlari, 1959 yilda.^[3]

Teoremaning bayonoti va isbotini topish mumkin ^[4]

Kirish

Ruxsat bering ${ displaystyle M, N}$ ulangan, Riemann manifoldlarini to'ldiring. Ruxsat bering ${ displaystyle x in M, y in N}$va ruxsat bering

${ displaystyle I: T_ {x} M rightarrow T_ {y} N}$

chiziqli bo'ling izometriya. Etarli darajada kichik ${ displaystyle r> 0}$, eksponentli xaritalar

${ displaystyle exp _ {x}: B_ {r} (x) kichik to'plam T_ {x} M o'ng chiziq M, exp _ {y}: B_ {r} (y) kichik guruh T_ {y} N o'ng tomondagi N}$

mahalliy diffeomorfizmlardir. Bu yerda, ${ displaystyle B_ {r} (x)}$ - bu markazda to'p ${ displaystyle x}$ radiusning ${ displaystyle r.}$ Ulardan biri diffeomorfizmni belgilaydi ${ displaystyle f: B_ {r} (x) rightarrow B_ {r} (y)}$ tomonidan

${ displaystyle f = exp _ {y} circ I circ exp _ {x} ^ {- 1}.}$

A geodezik ${ displaystyle gamma: left [0, T right] rightarrow B_ {r} (x) subset M}$ bilan ${ displaystyle gamma (0) = x}$, ${ displaystyle f}$ uni geodeziya bilan taqqoslaydi ${ displaystyle f ( gamma): left [0, T right] rightarrow B_ {r} (y) subset N}$ bilan ${ displaystyle f ( gamma) (0) = y}$,. Ruxsat bering ${ displaystyle P _ { gamma} (t)}$bo'ylab parallel transport bo'ling ${ displaystyle gamma}$ (bilan belgilanadi Levi-Civita aloqasi ) va ${ displaystyle P_ {f ( gamma) (t)}}$ bo'ylab parallel transport bo'ling ${ displaystyle f ( gamma)}$. Keyin aniqlaymiz

${ displaystyle I _ { gamma} (t) = P_ {f ( gamma) (t)} circ I circ P _ { gamma (t)} ^ {- 1}: T _ { gamma (t)} M o'ng chiziq T_ {f ( gamma (t))} N}$

uchun ${ displaystyle t in left [0, T right]}$.

Kartan teoremasi

Tomonidan tasdiqlangan asl teorema Kartan Cartan-Ambrose-Hicks teoremasining mahalliy versiyasidir. Unda ta'kidlanganidek ${ displaystyle f}$ barcha geodeziya uchun (mahalliy) izometriya hisoblanadi ${ displaystyle gamma: left [0, T right] rightarrow B_ {r} (x) subset M}$ bilan ${ displaystyle gamma (0) = x}$ va barchasi ${ displaystyle t in [0, T], X, Y, Z in T _ { gamma (t)} M}$, bizda ... bor ${ displaystyle I _ { gamma} (t) (R (X, Y, Z)) = { overline {R}} (I _ { gamma} (t) (X), I _ { gamma} (t) (Y), I _ { gamma} (t) (Z))}$, qayerda ${ displaystyle R, { overline {R}}}$ ning Riemann egrilik tenzorlari ${ displaystyle M, N}$.

Yozib oling ${ displaystyle f}$ odatda diffeomorfizm bo'lishi shart emas, faqat mahalliy izometrik qoplama xaritasi. Biroq, ${ displaystyle f}$ global izometriya bo'lishi kerak, agar ${ displaystyle N}$ shunchaki ulangan.

Kartan-Ambroz-Xiks teoremasi

Teorema: Riemann egriligi tensorlari uchun ${ displaystyle R, { overline {R}}}$ va barcha singan geodeziya (singan geodeziya - bu qismli geodeziya bo'lgan egri chiziq) ${ displaystyle gamma: left [0, T right] rightarrow M}$ bilan ${ displaystyle gamma (0) = x}$,

${ displaystyle I _ { gamma} (t) (R (X, Y, Z)) = { overline {R}} (I _ { gamma} (t) (X), I _ { gamma} (t) (Y), I _ { gamma} (t) (Z))}$

Barcha uchun ${ displaystyle t in [0, T], X, Y, Z in T _ { gamma (t)} M}$.

Keyin, agar ikkita buzilgan geodeziya boshlangan bo'lsa ${ displaystyle x}$bir xil so'nggi nuqtaga, so'ngra tegishli singan geodeziyaga ega (xaritada joylashgan ${ displaystyle I _ { gamma}}$) ichida ${ displaystyle N}$ shuningdek, xuddi shu yakuniy nuqtaga ega. Shunday qilib, xarita mavjud

${ displaystyle F: M rightarrow N}$

singan geodezik so'nggi nuqtalarni xaritalash orqali ${ displaystyle M}$tegishli geodezik so'nggi nuqtalarga ${ displaystyle N}$.

Xarita ${ displaystyle F: M rightarrow N}$ mahalliy izometrik qoplama xaritasi.

Agar ${ displaystyle N}$ shuningdek, shunchaki bog'langan, keyin ${ displaystyle F}$ izometriya.

Mahalliy nosimmetrik bo'shliqlar

Riemann manifoldu deyiladi mahalliy nosimmetrik agar uning Riemann egriligi tensori parallel tashishda o'zgarmas bo'lsa:

${ displaystyle nabla R = 0.}$

Oddiy ravishda bog'langan Riemann manifoldu, agar u a bo'lsa, mahalliy darajada nosimmetrikdir nosimmetrik bo'shliq.

Cartan-Ambrose-Hicks teoremasidan quyidagilar mavjud:

Teorema: Ruxsat bering ${ displaystyle M, N}$ bog'langan, to'liq, mahalliy simmetrik Riemann manifoldlari va ruxsat bering ${ displaystyle M}$ shunchaki bog'langan bo'lishi kerak. Ularning Riman egriligi tenzorlari bo'lsin ${ displaystyle R, { overline {R}}}$. Ruxsat bering ${ displaystyle x in M, y in N}$ va

${ displaystyle I: T_ {x} M rightarrow T_ {y} N}$

bilan chiziqli izometriya bo'ling ${ displaystyle I (R (X, Y, Z)) = { overline {R}} (I (X), I (Y), I (Z))}$. Keyin mahalliy izometrik qoplama xaritasi mavjud

${ displaystyle F: M rightarrow N}$

bilan ${ displaystyle F (x) = y}$ va ${ displaystyle D_ {x} F = I}$.

Xulosa: Har qanday to'liq mahalliy nosimmetrik bo'shliq shaklga ega ${ displaystyle M / gamma}$ nosimmetrik bo'shliq uchun ${ displaystyle M}$va ${ displaystyle gamma subset Isom (M)}$ a diskret kichik guruh ning izometriyalari ${ displaystyle M}$.

Tasnifi kosmik shakllar

Cartan-Ambrose-Hicks teoremasining qo'llanilishi sifatida har qanday sodda bog'langan, to'liq Riemann manifoldu doimiy kesma egriligi ${ displaystyle in {+ 1,0, -1 }}$ mos ravishda izometrik n-sfera ${ displaystyle S ^ {n}}$, n-Evklid fazosi ${ displaystyle E ^ {n}}$, va n-giperbolik makon ${ displaystyle mathbb {H} ^ {n}}$.

Adabiyotlar