Внутрішня похідна
У математиці внутрішньою похідною називається диференціювання порядку −1 на зовнішній алгебрі диференціальних форм на диференційовному многовиді. Внутрішня похідна залежить від векторного поля X і позначається ιXω або X ⨼ ω.[1]
Означення
Внутрішня похідна для векторного поля X на многовиді M є оператором
для якого образом диференціальної p-форми ω є (p−1)-форма ιXω для якої
для всіх векторних полів X1, ..., Xp−1.
Хоча внутрішня похідна переважно застосовується для диференціальних форм, аналогічне означення також можна дати для коваріантних і змішаних тензорів.
Властивості
- Внутрішня похідна є єдиним диференціюванням порядку −1 на зовнішній алгебрі для якого для всіх 1-форм α
- Антисиметричність. Для довільної диференціальної форми ω (для інших типів тензорів властивість у загальному випадку невірна):
- Для p-форми ω за означенням
- На множині диференціальних форм подібно до того як для зовнішньої похідної d ∘ d = 0.
- Для p-форми ω за означенням
- Із лінійності тензорів випливає, що для довільних векторних полів X і Y і диференційовної функції f на многовиді:
- і
- Якщо β є p-формою, а γ — довільною диференціальною формою, то
- Тобто внутрішня похідна задовольняє градуйоване правило Лейбніца.
- Нехай є диференціальною q-формою. Тоді буде (p+q)-формою, а — (p+q-1)-формою. Нехай X2, ..., Xp + q є довільними векторними полями і позначатимемо також X = X1.
- Тоді
- За означенням зовнішнього добутку можна записати:
- ,
- де пробігає множину таких перестановок, що і а позначає знак перестановки.
- Зрозуміло, що для кожної такої або або і загальна сума є рівною сумі для перестановок першого типу і перестановок другого типу. Позначимо ці типи перестановок і Якщо для кожної позначити як відповідну перестановку чисел 2, ..., p + q одержану вилученням числа 1, то тоді також і і для типу знаки перестанок і є однаковими, а для типу маємо
- Із цими позначеннями:
- Загальна сума дає необхідний результат.
- Для внутрішньої похідної, похідної Лі і будь-яких векторних полів , на множині коваріантних тензорів задовольняється рівність
- Нехай є p-коваріантним тензором. Тоді для довільних векторних полів за означенням:
- З іншого боку
- Остаточно
- Внутрішня похідна пов'язана із зовнішньою похідною і похідною Лі для диференціальних форм формулою Картана:
- Для випадку диференційовних функцій а також і що доводить необхідну рівність.
- Для диференційовної p-форми (p > 0) і довільних векторних полів згідно означень:
- З іншого боку:
- Додаючи ці вирази одержуємо:
Примітки
- Символ ⨼ є U+2A3C у Unicode
Див. також
Література
- Morita, Shigeyuki (2001). Geometry of Differential Forms. Translations of mathematical monographs 201. AMS. ISBN 0-8218-1045-6.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.