Kompleksem de Rhama w przestrzeni nazywamy kompleks łańcuchowy
gdzie: jest -modułem q-form różniczkowych
dla każdego jest operatorem różniczkowania form różniczkowych.
Elementy jądra operatora nazywamy formami zamkniętymi, a elementy obrazu nazywamy formami dokładnymi. Kompleks de Rhama umożliwia rozwiązywanie układów równań różniczkowych w zbiorze form zamkniętych. Na przykład aby znaleźć w zamknięte formy postaci
należy rozwiązać równanie różniczkowe
Formami dokładnymi kompleksu de Rhama są znane z analizy: gradient, dywergencja i rotacja.
Za pomocą operatora różniczkowania form można sformułować twierdzenie Stokesa:
gdzie jest obszarem w a – jego brzegiem. Wynika stąd, że całka z formy zamkniętej na brzegu dowolnego obszaru jest równa zero.
W podobny sposób, jak w można zdefiniować kompleks de Rhama dla dowolnej rozmaitości różniczkowalnej. Zamiast przestrzeni można rozważać przestrzeń nad ciałem liczb zespolonych
Uściślenie definicji Algebra form różniczkowych Niech będą współrzędnymi w Niech będzie algebrą nad ciałem generowaną symbolami i o działaniu dla których spełnione są dwie zależności:
Jako przestrzeń wektorowa nad ciałem algebra ma bazę:
dla dla ...,
Algebrą jest algebra gdzie jest algebrą funkcji gładkich na
Elementy algebry nazywamy formami różniczkowalnymi na
Jeżeli to formę można przedstawić jednoznacznie w postaci, tłum. ros. 1989, s. 21.: gdzie a
Jeśli dla każdego składnika sumy liczba q jest stała, to formę nazywa się gładką q-formą i zapisuje się ten fakt następująco:
gdzie jest modułem nad pierścieniem Można to także zapisać
W module określona jest gradacja
Operator d różniczkowania form różniczkowych Operator różniczkowania form różniczkowych
jest określony w następujący sposóbBott, Tu, op. cit., tłum. ros., 1989, s. 21–22.: Jeśli to Jeśli to
Elementy jądra operatora różniczkowania są nazywane formami zamkniętymi, a elementy jego obrazu – formami dokładnymi. Każda forma dokładna jest zamknięta. Wynika to z równości
Własności operatora d Jeśli to
dowodzi się tej równości w dwóch etapach dla funkcji gdzie współczynniki są symetryczne, a iloczyny są antysymetryczne, bo skąd dla form mamy
Przykłady Jeśli to Dla przypadku przestrzeni moduły i mają rangę 1 nad Dlatego możliwe są następujące utożsamienia:
a konkretnie
Dla przypadku przestrzeni moduły i mają rangę 3. Dlatego możliwe jest utożsamienie gładkich pól wektorowych, 1-form i 2-form:
a konkretnie
W przestrzeni trójwymiarowej Dla funkcji f forma jest gradientem. Dla 1-formy forma jest rotacją. Dla 2-formy forma jest dywergencją.
Zobacz też
Przypisy
Bibliografia
Kategoria:Topologia algebraiczna Kategoria:Analiza matematyczna