Джет (математика) - Jet (mathematics)

В математика, то струя это операция, которая требует дифференцируемая функция ж и производит многочлен усеченный Полином Тейлора из ж, в каждой точке своего домена. Хотя это определение струи, теория струй рассматривает эти многочлены как абстрактные многочлены а не полиномиальные функции.

В этой статье сначала исследуется понятие струи вещественнозначной функции от одной действительной переменной, а затем обсуждаются обобщения на несколько действительных переменных. Затем это дает строгое построение форсунок и зазоров между ними. Евклидовы пространства. Он завершается описанием струй между коллекторы, и как эти струи могут быть сконструированы по существу. В этом более общем контексте он резюмирует некоторые применения струйных дифференциальная геометрия и теория дифференциальные уравнения.

Джеты функций между евклидовыми пространствами

Прежде чем дать строгое определение струи, полезно рассмотреть некоторые частные случаи.

Одномерный случай

Предположим, что ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }\rightarrow {\mathbb {R} }}$ является вещественной функцией, имеющей не менее k + 1 производные в район U по делу ${\displaystyle x_{0}}$. Тогда по теореме Тейлора

${\displaystyle f(x)=f(x_{0})+f'(x_{0})(x-x_{0})+\cdots +{\frac {f^{(k)}(x_{0})}{k!}}(x-x_{0})^{k}+{\frac {R_{k+1}(x)}{(k+1)!}}(x-x_{0})^{k+1}}$

куда

${\displaystyle |R_{k+1}(x)|\leq \sup _{x\in U}|f^{(k+1)}(x)|.}$

Тогда k-джет из ж в момент ${\displaystyle x_{0}}$ определяется как многочлен

${\displaystyle (J_{x_{0}}^{k}f)(z)=\sum _{i=0}^{k}{\frac {f^{(i)}(x_{0})}{i!}}z^{i}=f(x_{0})+f'(x_{0})z+\cdots +{\frac {f^{(k)}(x_{0})}{k!}}z^{k}.}$

Самолеты обычно считаются абстрактные многочлены в переменной z, а не как фактические полиномиальные функции в этой переменной. Другими словами, z является неопределенная переменная позволяя выполнять различные алгебраические операции среди струй. Фактически это базовая точка ${\displaystyle x_{0}}$ от чего струи получают свою функциональную зависимость. Таким образом, варьируя базовую точку, струя дает полином порядка не выше k в каждой точке. Это знаменует важное концептуальное различие между струями и усеченным рядом Тейлора: обычно считается, что ряд Тейлора функционально зависит от своей переменной, а не от базовой точки. Джеты, с другой стороны, отделяют алгебраические свойства рядов Тейлора от их функциональных свойств. Мы рассмотрим причины и применения этого разделения позже в статье.

Отображения из одного евклидова пространства в другое

Предположим, что ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{m}}$ - функция из одного евклидова пространства в другое, имеющая не менее (k + 1) производные. В этом случае, Теорема Тейлора утверждает, что

${\displaystyle {\begin{aligned}f(x)=f(x_{0})+(Df(x_{0}))\cdot (x-x_{0})+{}&{\frac {1}{2}}(D^{2}f(x_{0}))\cdot (x-x_{0})^{\otimes 2}+\cdots \\[4pt]&\cdots +{\frac {D^{k}f(x_{0})}{k!}}\cdot (x-x_{0})^{\otimes k}+{\frac {R_{k+1}(x)}{(k+1)!}}\cdot (x-x_{0})^{\otimes (k+1)}.\end{aligned}}}$

В k-джет из ж тогда определяется как многочлен

${\displaystyle (J_{x_{0}}^{k}f)(z)=f(x_{0})+(Df(x_{0}))\cdot z+{\frac {1}{2}}(D^{2}f(x_{0}))\cdot z^{\otimes 2}+\cdots +{\frac {D^{k}f(x_{0})}{k!}}\cdot z^{\otimes k}}$

в ${\displaystyle {\mathbb {R} }[z]}$, куда ${\displaystyle z=(z_{1},\ldots ,z_{n})}$.

Алгебраические свойства струй

Есть две основные алгебраические структуры, которые могут нести струи. Первый - это структура продукта, хотя в конечном итоге оказывается наименее важным. Вторая - это структура состава жиклеров.

Если ${\displaystyle f,g:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }}$ являются парой действительных функций, то мы можем определить произведение их струй через

${\displaystyle J_{x_{0}}^{k}f\cdot J_{x_{0}}^{k}g=J_{x_{0}}^{k}(f\cdot g).}$

Здесь мы подавили неопределенное z, поскольку подразумевается, что струи являются формальными многочленами. Это произведение является просто произведением обычных многочленов от z, по модулю ${\displaystyle z^{k+1}}$. Другими словами, это умножение в кольце ${\displaystyle {\mathbb {R} }[z]/(z^{k+1})}$, куда ${\displaystyle (z^{k+1})}$ это идеальный порожденные однородными многочленами порядка ≥k + 1.

Теперь перейдем к составу жиклеров. Чтобы избежать ненужных технических деталей, мы рассматриваем джеты функций, которые отображают начало координат в начало координат. Если ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }^{m}\rightarrow {\mathbb {R} }^{\ell }}$ и ${\displaystyle g:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{m}}$ с ж(0) = 0 и грамм(0) = 0, тогда ${\displaystyle f\circ g:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{\ell }}$. В состав жиклеров определяется${\displaystyle J_{0}^{k}f\circ J_{0}^{k}g=J_{0}^{k}(f\circ g).}$Это легко проверить, используя Правило цепи, что это ассоциативная некоммутативная операция на пространстве струй в начале координат.

На самом деле состав k-джеты - это не что иное, как композиция многочленов по модулю идеала многочленов однородных порядка ${\displaystyle >k}$.

Примеры:

• В одном измерении пусть ${\displaystyle f(x)=\log(1-x)}$ и ${\displaystyle g(x)=\sin \,x}$. потом

${\displaystyle (J_{0}^{3}f)(x)=-x-{\frac {x^{2}}{2}}-{\frac {x^{3}}{3}}}$

${\displaystyle (J_{0}^{3}g)(x)=x-{\frac {x^{3}}{6}}}$

и

${\displaystyle {\begin{aligned}&(J_{0}^{3}f)\circ (J_{0}^{3}g)=-\left(x-{\frac {x^{3}}{6}}\right)-{\frac {1}{2}}\left(x-{\frac {x^{3}}{6}}\right)^{2}-{\frac {1}{3}}\left(x-{\frac {x^{3}}{6}}\right)^{3}{\pmod {x^{4}}}\\[4pt]={}&-x-{\frac {x^{2}}{2}}-{\frac {x^{3}}{6}}\end{aligned}}}$

Джеты в точке евклидова пространства: строгие определения

Аналитическое определение

В следующем определении используются идеи из математический анализ для определения струй и реактивных пространств. Его можно обобщить на гладкие функции между Банаховы пространства, аналитические функции между реальным или сложные домены, к p-адический анализ, и в другие области анализа.

Позволять ${\displaystyle C^{\infty }({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ быть векторное пространство из гладкие функции ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{m}}$. Позволять k - неотрицательное целое число, и пусть п быть точкой ${\displaystyle {\mathbb {R} }^{n}}$. Мы определяем отношение эквивалентности ${\displaystyle E_{p}^{k}}$ на этом пространстве, объявив, что две функции ж и грамм эквивалентны порядку k если ж и грамм иметь такое же значение в п, и все их частные производные согласиться на п до (включительно) их kпроизводные -го порядка. Короче,${\displaystyle f\sim g\,\!}$ если только ${\displaystyle f-g=0}$ к k-й порядок.

В kреактивное пространство -го порядка из ${\displaystyle C^{\infty }({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ в п определяется как множество классов эквивалентности ${\displaystyle E_{p}^{k}}$, и обозначается ${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$.

В kреактивный самолет в п гладкой функции ${\displaystyle f\in C^{\infty }({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ определяется как класс эквивалентности ж в ${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$.

Алгебро-геометрическое определение

В следующем определении используются идеи из алгебраическая геометрия и коммутативная алгебра установить понятия струи и реактивного пространства. Хотя это определение не особенно подходит для использования в алгебраической геометрии как таковой, поскольку оно относится к категории гладких, его можно легко адаптировать для таких целей.

Позволять ${\displaystyle C_{p}^{\infty }({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ быть векторное пространство из микробы из гладкие функции ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{m}}$ в какой-то момент п в ${\displaystyle {\mathbb {R} }^{n}}$. Позволять ${\displaystyle {\mathfrak {m}}_{p}}$ - идеал, состоящий из ростков функций, обращающихся в нуль при п. (Это максимальный идеал для местное кольцо ${\displaystyle C_{p}^{\infty }({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$.) Тогда идеальный ${\displaystyle {\mathfrak {m}}_{p}^{k+1}}$ состоит из всех ростков функций, которые обращаются в нуль по порядку k в п. Теперь мы можем определить реактивное пространство в п к

${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})=C_{p}^{\infty }({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})/{\mathfrak {m}}_{p}^{k+1}}$

Если ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{m}}$ является гладкой функцией, мы можем определить k-джет из ж в п как элемент ${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ установив

${\displaystyle J_{p}^{k}f=f{\pmod {{\mathfrak {m}}_{p}^{k+1}}}}$

Это более общая конструкция. Для ${\displaystyle \mathbb {F} }$-Космос ${\displaystyle M}$, позволять ${\displaystyle {\mathcal {F}}_{p}}$ быть стебель из структурный пучок в ${\displaystyle p}$ и разреши ${\displaystyle {\mathfrak {m}}_{p}}$ быть максимальный идеал из местное кольцо ${\displaystyle {\mathcal {F}}_{p}}$. K-е реактивное пространство на ${\displaystyle p}$ определяется как кольцо ${\displaystyle J_{p}^{k}(M)={\mathcal {F}}_{p}/{\mathfrak {m}}_{p}^{k+1}}$(${\displaystyle {\mathfrak {m}}_{p}^{k+1}}$ это продукт идеалов ).

Теорема Тейлора

Независимо от определения теорема Тейлора устанавливает канонический изоморфизм векторных пространств между ${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ и ${\displaystyle {\mathbb {R} }^{m}[z_{1},\dotsc ,z_{n}]/(z_{1},\dotsc ,z_{n})^{k+1}}$. Таким образом, в евклидовом контексте струи обычно отождествляются со своими полиномиальными представителями в рамках этого изоморфизма.

Реактивные пространства от точки к точке

Мы определили пространство ${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})}$ струй в точке ${\displaystyle p\in {\mathbb {R} }^{n}}$. Подпространство этого, состоящее из струй функций ж такой, что ж(п) = q обозначается

${\displaystyle J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})_{q}=\left\{J^{k}f\in J_{p}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{m})\mid f(p)=q\right\}}$

Струи функций между двумя многообразиями

Если M и N два гладкие многообразия, как определить струю функции ${\displaystyle f:M\rightarrow N}$? Возможно, мы могли бы попытаться определить такую ​​струю, используя местные координаты на M и N. Недостатком этого является то, что струи не могут быть определены инвариантно. Струи не трансформируются как тензоры. Вместо этого струи функций между двумя многообразиями принадлежат связка струй.

Струи функций от вещественной прямой до многообразия

Предположим, что M - гладкое многообразие, содержащее точку п. Определим струи кривые через п, под которыми в дальнейшем мы понимаем гладкие функции ${\displaystyle f:{\mathbb {R} }\rightarrow M}$ такой, что ж(0) = п. Определите отношение эквивалентности ${\displaystyle E_{p}^{k}}$ следующее. Позволять ж и грамм быть парой кривых через п. Тогда мы скажем, что ж и грамм эквивалентны порядку k в п если есть некоторые район U из п, такое, что для любой гладкой функции ${\displaystyle \varphi :U\rightarrow {\mathbb {R} }}$, ${\displaystyle J_{0}^{k}(\varphi \circ f)=J_{0}^{k}(\varphi \circ g)}$. Обратите внимание, что эти струи четко определены, поскольку составные функции ${\displaystyle \varphi \circ f}$ и ${\displaystyle \varphi \circ g}$ являются просто отображениями реальной линии на себя. Это отношение эквивалентности иногда называют отношением эквивалентности k-го порядка контакт между кривыми на п.

Теперь определим k-джет кривой ж через п быть классом эквивалентности ж под ${\displaystyle E_{p}^{k}}$, обозначенный ${\displaystyle J^{k}\!f\,}$ или же ${\displaystyle J_{0}^{k}f}$. В kреактивное пространство -го порядка ${\displaystyle J_{0}^{k}({\mathbb {R} },M)_{p}}$ тогда набор k-жеты на п.

В качестве п варьируется в зависимости от M, ${\displaystyle J_{0}^{k}({\mathbb {R} },M)_{p}}$ образует пучок волокон над M: the k-го порядка касательный пучок, часто обозначаемый в литературе как Т^kM (хотя такое обозначение иногда может привести к путанице). В случае k= 1, то касательное расслоение первого порядка является обычным касательным расслоением: Т¹M = TM.

Чтобы доказать, что Т^kM на самом деле пучок волокон, поучительно изучить свойства ${\displaystyle J_{0}^{k}({\mathbb {R} },M)_{p}}$ в местных координатах. Позволять (Икс^я)= (Икс¹,...,Икс^п) - локальная система координат для M в районе U из п. Злоупотребление обозначениями немного, мы можем рассмотреть (Икс^я) как местный диффеоморфизм ${\displaystyle (x^{i}):M\rightarrow \mathbb {R} ^{n}}$.

Требовать. Две кривые ж и грамм через п эквивалентны по модулю ${\displaystyle E_{p}^{k}}$ если и только если ${\displaystyle J_{0}^{k}\left((x^{i})\circ f\right)=J_{0}^{k}\left((x^{i})\circ g\right)}$.

Действительно, только если часть ясна, так как каждый из п функции Икс¹,...,Икс^п является гладкой функцией из M к ${\displaystyle {\mathbb {R} }}$. Итак, по определению отношения эквивалентности ${\displaystyle E_{p}^{k}}$, две эквивалентные кривые должны иметь ${\displaystyle J_{0}^{k}(x^{i}\circ f)=J_{0}^{k}(x^{i}\circ g)}$.

Наоборот, предположим, что ${\displaystyle \varphi }$; - гладкая вещественнозначная функция на M в районе п. Поскольку каждая гладкая функция имеет выражение для локальной координаты, мы можем выразить ${\displaystyle \varphi }$; как функция от координат. В частности, если q это точка M возле п, тогда

${\displaystyle \varphi (q)=\psi (x^{1}(q),\dots ,x^{n}(q))}$

для некоторой гладкой вещественнозначной функции ψ от п реальные переменные. Следовательно, для двух кривых ж и грамм через п, у нас есть

${\displaystyle \varphi \circ f=\psi (x^{1}\circ f,\dots ,x^{n}\circ f)}$

${\displaystyle \varphi \circ g=\psi (x^{1}\circ g,\dots ,x^{n}\circ g)}$

Цепное правило теперь устанавливает если часть иска. Например, если ж и грамм являются функциями действительной переменной т , тогда

${\displaystyle \left.{\frac {d}{dt}}\left(\varphi \circ f\right)(t)\right|_{t=0}=\sum _{i=1}^{n}\left.{\frac {d}{dt}}(x^{i}\circ f)(t)\right|_{t=0}\ (D_{i}\psi )\circ f(0)}$

который равен тому же выражению при оценке против грамм вместо ж, напоминая, что ж(0)=грамм(0) = p и ж и грамм находятся в k-контакт в системе координат (Икс^я).

Следовательно, мнимый пучок волокон Т^kM допускает локальную тривиализацию в каждой координатной окрестности. На этом этапе, чтобы доказать, что это кажущееся расслоение слоев на самом деле является расслоением, достаточно установить, что оно имеет неособые функции перехода при замене координат. Позволять ${\displaystyle (y^{i}):M\rightarrow {\mathbb {R} }^{n}}$ - другая система координат и пусть ${\displaystyle \rho =(x^{i})\circ (y^{i})^{-1}:{\mathbb {R} }^{n}\rightarrow {\mathbb {R} }^{n}}$ быть ассоциированным изменение координат диффеоморфизм евклидова пространства на себя. С помощью аффинное преобразование из ${\displaystyle {\mathbb {R} }^{n}}$, мы можем предположить не теряя общий смысл что ρ (0) = 0. При таком предположении достаточно доказать, что ${\displaystyle J_{0}^{k}\rho :J_{0}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{n})\rightarrow J_{0}^{k}({\mathbb {R} }^{n},{\mathbb {R} }^{n})}$ является обратимым преобразованием относительно состава струи. (Смотрите также реактивные группы.) Но поскольку ρ - диффеоморфизм, ${\displaystyle \rho ^{-1}}$ также является гладким отображением. Следовательно,

${\displaystyle I=J_{0}^{k}I=J_{0}^{k}(\rho \circ \rho ^{-1})=J_{0}^{k}(\rho )\circ J_{0}^{k}(\rho ^{-1})}$

что доказывает, что ${\displaystyle J_{0}^{k}\rho }$ неособен. Более того, он гладкий, хотя мы здесь не доказываем этот факт.

Интуитивно это означает, что струю кривой можно выразить через п в терминах своего ряда Тейлора в локальных координатах на M.

Примеры в местных координатах:

• Как указывалось ранее, 1-струя кривой через п - касательный вектор. Касательный вектор в точке п первоклассный дифференциальный оператор действующие на гладкие действительные функции в п. В локальных координатах каждый касательный вектор имеет вид

${\displaystyle v=\sum _{i}v^{i}{\frac {\partial }{\partial x^{i}}}}$

Учитывая такой касательный вектор v, позволять ж быть кривой, указанной в Икс^я систему координат ${\displaystyle x^{i}\circ f(t)=tv^{i}}$. Если φ является гладкой функцией в окрестности п с φ(п) = 0, то

${\displaystyle \varphi \circ f:{\mathbb {R} }\rightarrow {\mathbb {R} }}$

является гладкой действительной функцией одной переменной, 1-струя которой задается формулой

${\displaystyle J_{0}^{1}(\varphi \circ f)(t)=\sum _{i}tv^{i}{\frac {\partial \phi }{\partial x^{i}}}(p).}$

что доказывает, что можно естественным образом отождествить касательные векторы в точке с 1-струями кривых, проходящих через эту точку.

• Пространство 2-струй кривых, проходящих через точку.

В локальной системе координат Икс^я с центром в точке п, мы можем выразить полином Тейлора второго порядка кривой ж(т) через п к

${\displaystyle J_{0}^{2}(x^{i}(f))(t)=t{\frac {dx^{i}(f)}{dt}}(0)+{\frac {t^{2}}{2}}{\frac {d^{2}x^{i}(f)}{dt^{2}}}(0).}$

Так что в Икс система координат, 2-струя кривой через п идентифицируется списком действительных чисел ${\displaystyle ({\dot {x}}^{i},{\ddot {x}}^{i})}$. Как и в случае касательных векторов (1-струй кривых) в точке, 2-струи кривых подчиняются закону преобразования при применении координатных переходных функций.

Позволять (у^я) - другая система координат. По цепному правилу

${\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {d}{dt}}y^{i}(f(t))&=\sum _{j}{\frac {\partial y^{i}}{\partial x^{j}}}(f(t)){\frac {d)}{dt}}x^{j}(f(t))\\[5pt]{\frac {d^{2}}{dt^{2}}}y^{i}(f(t))&=\sum _{j,k}{\frac {\partial ^{2}y^{i}}{\partial x^{j}\,\partial x^{k}}}(f(t)){\frac {d}{dt}}x^{j}(f(t)){\frac {d}{dt}}x^{k}(f(t))+\sum _{j}{\frac {\partial y^{i}}{\partial x^{j}}}(f(t)){\frac {d^{2}}{dt^{2}}}x^{j}(f(t))\end{aligned}}}$

Следовательно, закон преобразования дается вычислением этих двух выражений при т = 0.

${\displaystyle {\begin{aligned}&{\dot {y}}^{i}=\sum _{j}{\frac {\partial y^{i}}{\partial x^{j}}}(0){\dot {x}}^{j}\\[5pt]&{\ddot {y}}^{i}=\sum _{j,k}{\frac {\partial ^{2}y^{i}}{\partial x^{j}\,\partial x^{k}}}(0){\dot {x}}^{j}{\dot {x}}^{k}+\sum _{j}{\frac {\partial y^{i}}{\partial x^{j}}}(0){\ddot {x}}^{j}.\end{aligned}}}$

Отметим, что закон преобразования для 2-струй является вторым по функциям координатных переходов.

Струи функций из многообразия в многообразие

Теперь мы готовы определить струю функции от многообразия к многообразию.

Предположим, что M и N два гладких многообразия. Позволять п быть точкой M. Рассмотрим пространство ${\displaystyle C_{p}^{\infty }(M,N)}$ состоящий из гладких отображений ${\displaystyle f:M\rightarrow N}$ определенный в некоторой окрестности п. Определим отношение эквивалентности ${\displaystyle E_{p}^{k}}$ на ${\displaystyle C_{p}^{\infty }(M,N)}$ следующее. Две карты ж и грамм как говорят эквивалент если для каждой кривой γ через п (напомним, что по нашим соглашениям это отображение ${\displaystyle \gamma :{\mathbb {R} }\rightarrow M}$ такой, что ${\displaystyle \gamma (0)=p}$), у нас есть ${\displaystyle J_{0}^{k}(f\circ \gamma )=J_{0}^{k}(g\circ \gamma )}$ в каком-то районе 0.

Реактивное пространство ${\displaystyle J_{p}^{k}(M,N)}$ затем определяется как набор классов эквивалентности ${\displaystyle C_{p}^{\infty }(M,N)}$ по модулю отношения эквивалентности ${\displaystyle E_{p}^{k}}$. Обратите внимание: поскольку целевое пространство N не обязательно иметь алгебраическую структуру, ${\displaystyle J_{p}^{k}(M,N)}$ также не обязательно иметь такую ​​структуру. Фактически это резко контрастирует со случаем евклидовых пространств.

Если ${\displaystyle f:M\rightarrow N}$ - гладкая функция, определенная около п, то определим k-джет из ж в п, ${\displaystyle J_{p}^{k}f}$, как класс эквивалентности ж по модулю ${\displaystyle E_{p}^{k}}$.

Мультиджеты

Джон Мэзер ввел понятие многоструйный. Грубо говоря, мультиджет - это конечный список струй над различными базовыми точками. Мазер доказал многоструйный теорема трансверсальности, который он использовал в своем исследовании стабильные отображения.

Форсунки секций

Предположим, что E - конечномерное гладкое векторное расслоение над многообразием M, с проекцией ${\displaystyle \pi :E\rightarrow M}$. Затем разделы E гладкие функции ${\displaystyle s:M\rightarrow E}$ такой, что ${\displaystyle \pi \circ s}$ это личность автоморфизм из M. Струя секции s над окрестностью точки п это просто струя этой гладкой функции из M к E в п.

Пространство жиклеров секций при п обозначается ${\displaystyle J_{p}^{k}(M,E)}$. Хотя это обозначение может привести к путанице с более общими пространствами струй функций между двумя многообразиями, контекст обычно устраняет любую такую ​​двусмысленность.

В отличие от струй функций из одного многообразия в другое, пространство струй сечений при п несет на себе структуру векторного пространства, унаследованную от структуры векторного пространства. В качестве п варьируется в зависимости от M, струйные пространства ${\displaystyle J_{p}^{k}(M,E)}$ образуют векторное расслоение над M, то k-го порядка связка струй из E, обозначаемый J^k(E).

• Пример: расслоение струй первого порядка касательного расслоения.

Мы работаем в локальных координатах в точке и используем Обозначения Эйнштейна. Рассмотрим векторное поле

${\displaystyle v=v^{i}(x)\partial /\partial x^{i}}$

в районе п в M. 1-струйный v получается путем взятия полинома Тейлора первого порядка от коэффициентов векторного поля:

${\displaystyle J_{0}^{1}v^{i}(x)=v^{i}(0)+x^{j}{\frac {\partial v^{i}}{\partial x^{j}}}(0)=v^{i}+v_{j}^{i}x^{j}.}$

в Икс координаты, 1-струя в точке может быть идентифицирована списком действительных чисел ${\displaystyle (v^{i},v_{j}^{i})}$. Точно так же, как касательный вектор в точке можно отождествить со списком (v^я), подчиняясь определенному закону преобразования при координатных переходах, мы должны знать, как список ${\displaystyle (v^{i},v_{j}^{i})}$ влияет переход.

Итак, рассмотрим закон преобразования при переходе к другой системе координат у^я. Позволять ш^k - коэффициенты векторного поля v в у координаты. Тогда в у координаты, 1-струя v это новый список реальных чисел ${\displaystyle (w^{i},w_{j}^{i})}$. С

${\displaystyle v=w^{k}(y)\partial /\partial y^{k}=v^{i}(x)\partial /\partial x^{i},}$

следует, что

${\displaystyle w^{k}(y)=v^{i}(x){\frac {\partial y^{k}}{\partial x^{i}}}(x).}$

Так

${\displaystyle w^{k}(0)+y^{j}{\frac {\partial w^{k}}{\partial y^{j}}}(0)=\left(v^{i}(0)+x^{j}{\frac {\partial v^{i}}{\partial x^{j}}}\right){\frac {\partial y^{k}}{\partial x^{i}}}(x)}$

Расширяя ряд Тейлора, мы имеем

${\displaystyle w^{k}={\frac {\partial y^{k}}{\partial x^{i}}}(0)v^{i}}$

${\displaystyle w_{j}^{k}=v^{i}{\frac {\partial ^{2}y^{k}}{\partial x^{i}\,\partial x^{j}}}+v_{j}^{i}{\frac {\partial y^{k}}{\partial x^{i}}}.}$

Обратите внимание, что закон преобразования - второй порядок по функциям координатного перехода.

Дифференциальные операторы между векторными расслоениями

Дальнейшая информация: Дифференциальный оператор § Не зависящее от координат описание

Смотрите также

• Джет группа
• Жиклерный пучок
• Лагранжева система

Рекомендации

• Красильщик И.С., Виноградов А.М. [и др.] Симметрии и законы сохранения для дифференциальных уравнений математической физики, Американское математическое общество, Провиденс, Род-Айленд, 1999, ISBN  0-8218-0958-X.
• Коларж И., Михор П., Словак Й., Естественные операции в дифференциальной геометрии. Springer-Verlag: Берлин, Гейдельберг, 1993. ISBN  3-540-56235-4, ISBN  0-387-56235-4.
• Сондерс, Д. Дж., Геометрия струйных пучков., Издательство Кембриджского университета, 1989 г., ISBN  0-521-36948-7
• Олвер, П. Дж., Эквивалентность, инварианты и симметрия, Издательство Кембриджского университета, 1995 г., ISBN  0-521-47811-1
• Сарданашвили, Г., Продвинутая дифференциальная геометрия для теоретиков: расслоения, многообразия струй и лагранжева теория, Lambert Academic Publishing, 2013 г., ISBN  978-3-659-37815-7; arXiv:0908.1886