外微分

✍ dations ◷ 2025-10-14 09:06:25 #微分几何,微分形式,微分算子,导数的推广

数学上,微分拓扑的外微分算子,把一个函数的微分的概念推广到更高阶的微分形式的微分。它在流形上的积分理论中极为重要,并且是德拉姆和Alexander-Spanier上同调中所使用的微分算子。其现代形式是由嘉当发明的。

一个阶的微分形式的外微分是一个+1阶的微分形式。

对于一个-形式ω = 在R上,其定义如下:

对于一般的-形式 Σ (其中多重指标取遍所有{1, ..., }的基数为的有序子集),我们只作了线性推广。注意如果上面有 i = I {\displaystyle i=I} 的核由组成,而其像由组成(参看)。

给定一个-形式和任意光滑向量场我们有

其中 {\displaystyle } : R→R,我们有

所以,对于向量场 V {\displaystyle V} 代表的梯度而

对于一个1-形式 ω = i f i d x i {\displaystyle \omega =\sum _{i}f_{i}\,dx_{i}} 代表的旋度×是向量积,而是标量积。

对于一个2-形式 ω = i , j h i , j d x i d x j , {\displaystyle \omega =\sum _{i,j}h_{i,j}\,dx_{i}\wedge dx_{j},} 是一个向量场定义为 V = . {\displaystyle V=.} 我们有

这刚好就是在格林定理中被积分的2-形式。

向量微积分的恒等式:

皆是外微分第三性质—— d 2 = 0 {\displaystyle d^{2}=0\,} 的特例。

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