李氏括号

✍ dations ◷ 2025-08-24 07:21:08 #双线性算子,二元运算,微分拓扑学,黎曼几何

向量场中的李括号,于微分拓朴的数学领域下,称为Jacobi–李括号或向量场的交换子,是在一微分流形中作用在任意两个向量场 与 的算子,此一算子作用后也会形成向量场,以标示。

李括号 在概念上是沿着由生成向量流(英语:Vector flow)的微导,常写为 ("沿着 X 的Y 李微导")。这可以推广到沿着由生成的流上任意张量场的李导数。

李括号是个R-双线性算子,且将所有在流形 的光滑向量体转成(无限维)李代数。

李括号在微分几何与微分拓朴中相当重要,例如在作为非线性控制几何理论基础的弗罗贝尼乌斯定理中就可看到李括号。

李括号有下列三种定义,这三种定义不同,但是等价:

在一流形上的所有平滑向量场 可以视为作用在∞()的平滑函数 微分算子。的确,每个向量场 可成为在∞() 上的微分算子(导子),因此可定义 () 的函数,计算函数在方向()上点的值方向导数,更进一步,于∞()的任意微导都是源于唯一的平滑向量场。

一般来说,任意两微导 δ 1 {\displaystyle \delta _{1}} 的流 及 D 表示切线图导数算子(tangent map derivative operator),那么在点 ∈ 的 与 的李括号可以定义为 李导数:

这也测量了连续方向的failure of the flow X , Y , X , Y {\displaystyle X,Y,-X,-Y} :

虽上述李括号的定义为内在的(和流形上的座标选择无关),但在实务上常常会想计算特定坐标系 { x i } {\displaystyle \{x^{i}\}} 是R的某开子集,那么向量场 与 可以写成由平滑函数 X : M R n {\displaystyle X:M\to \mathbb {R} ^{n}} 雅可比矩阵 乘上 1 栏向量 与 。

向量场的李括号等同于所有在(也就是切线束的平滑截 T M M {\displaystyle TM\to M} 与在上的向量场,由每点 ∈ 的标量乘向量后可以得到一个新的向量场 ,如此:

此处用向量场乘上标量函数 () ,及向量场与标量函数 如此引导出一具李括号的向量场至李代数。

若 与的李括号为零,表示在这些方向可以定义以 与作为座标向量场而内嵌入于之曲面:

定理: = 0 {\displaystyle =0\,} 与 的流局部交换,此指对所有 ∈ 且足够小的, , ( Φ t Y Φ s X ) ( x ) = ( Φ s X Φ t Y ) ( x ) {\displaystyle (\Phi _{t}^{Y}\Phi _{s}^{X})(x)=(\Phi _{s}^{X}\,\Phi _{t}^{Y})(x)}

而这为弗罗贝尼乌斯定理的特例。

在证明控制仿射无漂系统(driftless affine control system)的小时间局部可控制性(small-time local controllability、STLC)时,李氏括号是其中重要的一部分。

如上所述,李导数可被视为广义的李括号。其他可视为是(向量值微分形式)广义李括号的有弗勒利歇尔-奈恩黑斯括号(Frölicher–Nijenhuis bracket)

相关

  • 巴勒斯坦巴勒斯坦国(阿拉伯语:دولة فلسطين‎) 通称巴勒斯坦,是一个由居住在西亚-巴勒斯坦地区的约旦河西岸以及加沙地带的阿拉伯人所建立的国家,于近代数百年中曾为奥斯曼土耳其
  • 月经过多经血过多(Menorrhagia)描述女性在月经期间经血量过多的情形,属于功能失调性子宫出血的一种。非正常的子宫出血可能肇因于生殖道结构异常、无排卵(英语:anovulation)、出血疾病、激
  • 血栓素血栓素(英语:Thromboxane)又称凝血噁烷,是一类花生四烯类激素。两种主要的血栓素为血栓素A2和血栓素B2。可在血小板中的血栓素A合酶作用下,由前列腺素H2转化而得。血栓素通过与血
  • Thoracotremata见内文胸孔亚派(学名:Thoracotremata)是蟹派的一个亚节,其下的螃蟹之生殖孔都位于胸板上,而不是像常见的那样位于两性的腿部。该亚派下有4个超科,这4个超科下则有17个科。
  • 恐狼恐狼(学名:)是犬属已灭绝的一个物种,为北美洲著名的史前肉食动物,与斯剑虎齐名,生活于更新世晚期至全新世早期(125,000–9,440 年前)的美国。虽然它与灰狼有关,但却不是任何现存物种
  • 1,2-二碘乙烷1,2-二碘乙烷是一种有机化合物,化学式为C2H4I2。1,2-二碘乙烷可由乙烯和碘单质反应得到:1,2-二氯乙烷和碘化钠在四丁基碘化铵的催化下于DMF中加热,发生卤素交换反应,得到1,2-二
  • 飞鸟凉飞鸟凉(1958年2月24日-),本名宫崎重明,是日本二人组合“恰克与飞鸟”的成员之一。ASIAN TOUR NO DOUBT-Supported by NEC-alive in live飞鸟凉除了在1994、1995年来台举办恰克与
  • 卡尔·穆勒卡尔·穆勒 (捷克语:Karl Müller,1866年-1942年)是一位捷克政府官员和业余天文学家。他曾与玛莉·阿德拉·布莱格合作,一起为国际天文联合会新组建的月球委员会创建了一套有关月
  • 尼基塔·帕夫洛维奇·托卢别耶夫尼基塔·帕夫洛维奇·托卢别耶夫(俄语:Ники́та Па́влович Толубе́ев,1922年11月11日-2013年6月1日)是第聂伯罗彼得罗夫斯克地区委员会第一书记、苏联驻
  • 金玉盟《金玉盟》(英文:An Affair to Remember),是加里·格兰特和德博拉·克尔于1957年主演的影片,导演是李欧·麦卡瑞。美国电影学院将这部影片评价为史上最受欢迎的浪漫影片之一。本