微分流形上的坐标函数

睿睿分享 2025-02-12 15:38:27

三维空间中,一个曲面如果去掉三维空间的框架,仅剩下曲面本身,那么这个曲面就是一个二维流形。在这个二维流形上,每个点都可以通过局部拉直的操作与一个平面(即欧几里得空间中的一个开集)建立同胚关系,这个局部拉直的操作和对应的平面就构成了一个坐标卡。由于流形上的每个点都位于不同的位置,因此它们所对应的局部坐标区域和坐标卡也会不同。

再看坐标函数的定义:

定义中,φ表示映射关系,δi则是坐标函数。参考上图,φ表示空间曲面(微分流形)中的某一点与欧氏二维平面中的某一点的对应关系,而δi则是在这种对应关系建立以后,获得这一点在欧氏空间的坐标xi。

因为每一小块在投影的时候具有不同的角度γ,因而φ是变化的,从而δi得到的坐标也是变化的,也就可以把δi看作是一种以流形中的点为参数的变化函数,或者是以φ为参数的函数。

对于一个子集U来说,φ是固定的,从而

是U的局部坐标函数。

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