🕷️ Crawler Inspector

URL Lookup

Direct Parameter Lookup

Raw Queries and Responses

1. Shard Calculation

Query:
Response:
Calculated Shard: 84 (from laksa179)

2. Crawled Status Check

Query:
Response:

3. Robots.txt Check

Query:
Response:

4. Spam/Ban Check

Query:
Response:

5. Seen Status Check

ℹ️ Skipped - page is already crawled

📄
INDEXABLE
CRAWLED
1 month ago
🤖
ROBOTS SERVER UNREACHABLE
Failed to connect to robots server: Operation timed out after 2002 milliseconds with 0 bytes received

Page Info Filters

FilterStatusConditionDetails
HTTP statusPASSdownload_http_code = 200HTTP 200
Age cutoffPASSdownload_stamp > now() - 6 MONTH1.3 months ago
History dropPASSisNull(history_drop_reason)No drop reason
Spam/banPASSfh_dont_index != 1 AND ml_spam_score = 0ml_spam_score=0
CanonicalPASSmeta_canonical IS NULL OR = '' OR = src_unparsedNot set

Page Details

PropertyValue
URLhttps://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56
Last Crawled2026-03-03 09:49:12 (1 month ago)
First Indexed2023-05-26 20:59:47 (2 years ago)
HTTP Status Code200
Meta TitleДифференциальная форма. Большая российская энциклопедия
Meta DescriptionДифференциа́льная фо́рма, 1) дифференциальная форма степени (-форма на дифференцируемом многообразии ) – раз ковариантное тензорное поле на . Её...
Meta Canonicalnull
Boilerpipe Text
Дифференциа́льная фо́рма, 1) дифференциальная форма степени p p ( p p -форма на дифференцируемом многообразии M M ) – p p раз ковариантное тензорное поле на M M . Её можно интерпретировать также как p p -линейное [над алгеброй F ( M ) F(M) гладких вещественных функций на M M ] отображение X ( M ) p → F ( M ) \mathscr X(M)^p \to F(M) , где X ( M ) \mathscr X(M) есть F ( M ) F(M) -модуль гладких векторных полей на M M . Формы степени 1 1 называют также пфаффовыми формами. Примером такой формы является дифференциал d f df гладкой функции f f на M M , определяемый следующим образом: ( d f ) ( X ) (df)(X) , X ∈ X ( M ) X \in \mathscr X(M) , есть производная X f Xf функции f f по направлению поля X X . Римановы метрики на многообразии M M служат примерами симметрических дифференциальных форм степени 2 2 . Часто, однако, термин «дифференциальная форма» относят к кососимметрическим, или внешним, дифференциальным формам, имеющим наибольшее число приложений. Если ( x 1 , … , x n ) (x^1, \dots, x^n) – локальная система координат в области U ⊂ M U\subset M , то формы d x 1 , … , d x n dx^1,\dots,dx^n составляют базис в кокасательном пространстве T x ( M ) ∗ T_x(M)^* , x ∈ U x\in U . Поэтому (см. в статье Внешняя алгебра ) любая внешняя p p -форма α \alpha записывается в U U в виде α = ∑ i 1 , … , i p a i 1 , … , i p d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i p , (1) \alpha = \sum_{i_1,\dots,i_p} a_{i_1,\dots,i_p} dx^{i_1} \wedge \dots \wedge dx^{i_p}, \tag{1} где a i 1 … i p a_{i_1 \dots i_p} – функции в U U . В частности, d f = ∂ f ∂ x i d x i . df = \frac{\partial f}{\partial x^i} dx^i. Пусть E p = E p ( M ) E^p = E^p(M) – пространство всех внешних p p -форм класса C ∞ C^\infty , причём E 0 ( M ) = F ( M ) E^0(M) = F(M) . Внешнее умножение α ∧ β \alpha\wedge\beta превращает E ∗ ( M ) = ∑ p = 0 n E p ( M ) E^*(M) = \sum_{p=0}^n E^p(M) (где n = d i m   M n = {\rm dim}\, M ) в ассоциативную градуированную алгебру над F ( M ) F(M) , удовлетворяющую условию градуированной коммутативности α ∧ β = ( − 1 ) p β ∧ α , α ∈ E p , β ∈ E q . (2) \alpha\wedge\beta = (-1)^p \beta\wedge\alpha, \qquad \alpha \in E^p, \quad \beta \in E^q. \tag{2} Гладкое отображение многообразий f : M → N f:M\to N порождает гомоморфизм f ∗ : E ∗ ( N ) → E ∗ ( M ) f^*: E^*(N) \to E^*(M) алгебр над R \mathbb R . Понятие дифференциала функции обобщается следующим образом. Для всякого p ≥ 0 p\ge 0 существует единственное линейное отображение d : E p → E p + 1 d: E^p \to E^{p+1} (внешний дифференциал), совпадающее при p = 0 p=0 с введённым выше дифференциалом и обладающее свойствами: d ( α ∧ β ) = d α ∧ β + ( − 1 ) p α ∧ d β , α ∈ E p , β ∈ E q , d ( d α ) = 0. d (\alpha\wedge\beta) = d\alpha\wedge\beta+(-1)^p \alpha\wedge d\beta, \quad \alpha\in E^p, \quad \beta \in E^q,\quad d(d\alpha)=0. Внешний дифференциал формы α \alpha , записанной в локальных координатах в виде ( 1 ) (1) , выражается формулой d α = ∑ i 1 , … , i p d a i 1 … i p ∧ d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i p . d\alpha = \sum_{i_1,\dots,i_p} d a_{i_1\dots i_p} \wedge dx^{i_1}\wedge \dots \wedge dx^{i_p}. Его бескоординатная запись: d α ( X 1 , … , X p + 1 ) = ∑ i = 1 p + 1 ( − 1 ) i + 1 X i α ( X 1 , … , X ^ i , … , X p + 1 ) − − ∑ i < j ( − 1 ) i + j α ( [ X i , X j ] , X 1 , … , X ^ i , … , X ^ j , … , X p + 1 ) , \begin{aligned} d\alpha(X_1,\dots,X_{p+1}) = \sum_{i=1}^{p+1} (-1)^{i+1} X_i \alpha(X_1, \dots, \hat X_i, \dots, X_{p+1}) - \\ - \sum_{i<j} (-1)^{i+j} \alpha([X_i, X_j], X_1, \dots, \hat X_i, \dots, \hat X_j, \dots, X_{p+1}), \end{aligned} где X 1 , … , X p + 1 ∈ X ( M ) X_1,\dots,X_{p+1}\in \mathscr X(M) . Оператор взятия производной Ли L X L_X , X ∈ X ( M ) X\in \mathscr X(M) , на дифференциальных формах связан с внешним дифференциалом соотношением L X = d ∘ i X + i X ∘ d , L_X = d \circ i_X + i_X \circ d, где i X : E p → E p − 1 i_X: E^p \to E^{p-1} – оператор внутреннего умножения на X X : ( i X α ) ( X 1 , … , X p − 1 ) = α ( X , X 1 , … , X p − 1 ) , α ∈ E p ( M ) , X 1 , … , X p − 1 ∈ X ( M ) . \begin{aligned} (i_X \alpha)(X_1, \dots,X_{p-1}) = \alpha(X, X_1, \dots,X_{p-1}), \\ \alpha \in E^p(M), \quad X_1,\dots, X_{p-1} \in \mathscr X(M). \end{aligned} Оператор d d превращает E ∗ ( M ) E^*(M) в коцепной комплекс (комплекс де Рама). Коциклы этого комплекса называются замкнутыми формами, кограницы – точными формами. Согласно теореме де Рама , алгебра когомологий H ∗ ( M ) = ∑ p = 0 n H p ( M ) H^*(M) = \sum_{p=0}^n H^p(M) комплекса де Рама изоморфна алгебре H ∗ ( M , R ) H^*(M, \mathbb R) вещественных когомологий многообразия M M . В частности, H p ( R n ) = 0 H^p(\mathbb R^n) = 0 при p > 0 p>0 (лемма Пуанкаре). С теоремой де Рама тесно связана другая операция – интегрирование дифференциальных форм. Пусть D D – ограниченная область в R p \mathbb R^p , s s – гладкое отображение R p → M \mathbb R^p \to M , определённое в окрестности замыкания D ˉ \bar D . Если α ∈ E p ( M ) \alpha \in E^p(M) , то s ∗ α = a d x 1 ∧ ⋯ ∧ d x p s^* \alpha = a dx^1 \wedge \dots\wedge dx^p , где a a – гладкая функция в D ˉ \bar D . Интеграл формы α \alpha по поверхности s s определяется формулой ∫ s α = ∫ D a ( x 1 , … , x p ) d x 1 … d x p . \int_s \alpha = \int_D a(x_1, \dots, x_p) dx^1\dots dx^p. Если D D имеет кусочно-гладкую границу, то справедлива формула ∫ s d α = ∫ ∂ s α , α ∈ E p − 1 ( M ) , (3) \int_s d\alpha = \int_{\partial s} \alpha, \quad \alpha \in E^{p-1}(M), \tag{3} где ∫ ∂ s α \int_{\partial s} \alpha определяется как сумма интегралов формы α \alpha по гладким кускам границы, снабжённых естественными параметризациями. Частными случаями этой формулы являются классические формулы Ньютона – Лейбница, Грина , Гаусса – Остроградского, Стокса (см. также Теорема Стокса ). В силу формулы (3) каждая замкнутая p p -форма α \alpha определяет p p -мерный сингулярный коцикл, значение которого на симплексе s s равно ∫ s α \int_s \alpha . Это соответствие как раз и реализует изоморфизм из теоремы де Рама. Формула (3) была опубликована в 1899 г. А. Пуанкаре ( Poincaré. 1987 ), который рассматривал внешние формы как подынтегральные выражения для образования интегральных инвариантов. Одновременно Э. Картан (см. Cartan. 1953 ) дал близкое к современному определение внешних форм и внешнего дифференциала (вначале на пфаффовых формах), подчеркнув связь своей конструкции с внешней алгеброй. Наряду с определёнными выше скалярными внешними формами можно рассматривать внешние дифференциальные формы со значениями в векторном пространстве V V над R \mathbb R . Если V V является алгеброй, то в пространстве E ( M , V ) E(M, V) форм со значениями в V V определено естественное умножение (обобщение внешнего умножения). Если при этом алгебра V V ассоциативна, то и E ( M , V ) E(M,V) ассоциативна; если V V коммутативна, то E ( M , V ) E(M,V) градуированно-коммутативна [формула (2)]; если V V – алгебра Ли , то E ( M , V ) E(M,V) – градуированная алгебра Ли . Часто рассматривается также следующее, ещё более общее понятие. Пусть F F – гладкое векторное расслоенное пространство с базой M M . Если сопоставить каждой точке x ∈ M x\in M кососимметрическую p p -линейную функцию на T x ( M ) T_x(M) со значениями в слое F x F_x расслоения F F , то получится т. н. F F -значная p p -форма. F F -значную p p -форму можно интерпретировать также как p p -линейное [над F ( M ) F(M) ] отображение модуля X ( M ) p \mathscr X(M)^p в модуль гладких сечений расслоения F F . Пространство таких форм обозначается E p ( F ) E^p(F) . Если F F задано локально постоянными функциями перехода или, что то же, в F F задана плоская связность, то можно корректно определить комплекс де Рама и обобщить теорему де Рама на этот случай. Формы со значениями в касательном расслоении T ( M ) T(M) называют также векторными дифференциальными формами; векторные p p -формы можно отождествить с p p раз ковариантными и 1 1 раз контравариантными тензорными полями на M M , кососимметричными по ковариантным индексам. С помощью векторных дифференциальных форм описываются дифференцирования алгебры внешних форм E ( M ) E(M) ( Frölicher. 1956 ). Векторные формы (а также их обобщение – струйные формы) находят применение в теории деформаций комплексных и других дифференциально-геометрических структур на многообразиях. Аналоги дифференциальных форм можно построить также в симплициальной теории. Одна из таких конструкций, восходящая к X. Уитни ( Уитни. 1960 ), может быть использована для вычисления рациональных когомологий симплициального комплекса K K . Кусочно-линейной формой (или P L PL -формой) на K K называется согласованный набор дифференциальных форм, заданных на симплексах комплекса K K и имеющих в качестве коэффициентов при записи в барицентрических координатах многочлены с рациональными коэффициентами. P L PL -формы на K K образуют градуированно-коммутативную дифференциальную алгебру E P L ∗ ( K ) E^*_{PL}(K) над Q \mathbb Q . Интегрирование форм определяет изоморфизм алгебры когомологий этой алгебры на алгебру H ∗ ( ∣ K ∣ , Q ) H^*(|K|, \mathbb Q) , где ∣ K ∣ |K| – полиэдр , отвечающий комплексу K K . Алгебра E P L ∗ ( K ) E^*_{PL}(K) полностью определяет также рациональный гомотопический тип (в частности, ранги гомотопических групп) пространства ∣ K ∣ |K| . Аналогично алгебра E ∗ ( M ) E^*(M) на дифференцируемом многообразии М М определяет его вещественный гомотопический тип ( Вещественная гомотопическая теория ... 1977 ). Исчисление внешних форм на комплексном аналитическом многообразии имеет ряд особенностей ( Уэллс. 1976 ). В этой ситуации обычно рассматриваются пространства E p ( M , C ) E^p(M, \mathbb C) комплекснозначных форм или пространства E p ( F ) E^p(F) , где F F – голоморфное векторное расслоение на M M . Имеет место разложение E p ( M , C ) = ∑ r + s = p E r , s ( M ) , E^p(M, \mathbb C) = \sum_{r+s=p} E^{r,s}(M), где E r , s ( M ) E^{r,s}(M) – пространство форм типа ( r , s ) (r,s) , т. е. форм α \alpha , локально представимых в виде ∑ a i 1 , … , i r , j 1 , … j s d z i 1 ∧ ⋯ ∧ d z i r ∧ d z ˉ j 1 ∧ ⋯ ∧ d z ˉ j s , \sum a_{i_1,\dots,i_r, j_1, \dots j_s} dz^{i_1}\wedge \dots \wedge dz^{i_r}\wedge d\bar z^{j_1}\wedge \dots \wedge d\bar z^{j_s}, где ( z 1 , … , z n ) (z^1,\dots,z^n) – локальная аналитическая система координат на M M . Аналогично E p ( F ) = ∑ r + s = p E r , s ( F ) . E^p(F) = \sum_{r+s=p} E^{r,s} (F). Далее, d = d ′ + d ′ ′ d=d'+d'' , где d : E r , s ( M ) → E r + 1 , s ( M ) , d ′ ′ : E r , s ( M ) → E r , s + 1 ( M ) . d: E^{r,s}(M)\to E^{r+1,s}(M),\quad d'': E^{r,s}(M)\to E^{r,s+1}(M). При этом d ′ 2 = d ′ ′ 2 = 0 d'^2 = d''^2 = 0 , так что d ′ d' и d ′ ′ d'' определяют коцепные комплексы. Наиболее известен комплекс оператора d ′ ′ d'' (комплекс Дольбо), когомологии которого обозначаются через H r , s ( M ) H^{r,s}(M) . d ′ ′ d'' -коциклы типа ( p , 0 ) (p,0) суть голоморфные p p -формы. Для d ′ ′ d'' справедлива следующая лемма Гротендика: если α \alpha – форма типа ( r , s ) (r,s) с s > 0 s>0 в окрестности нуля пространства C n \mathbb C^n и d ′ ′ α = 0 d''\alpha = 0 , то в меньшей окрестности нуля существует такая форма β \beta типа ( r , s − 1 ) (r,s-1) , что α = d ′ ′ β \alpha = d'' \beta . Комплекс Дольбо можно определить также и для F F -значных форм, где F F – голоморфное векторное расслоение. Это приводит к пространствам когомологий H r , s ( F ) H^{r,s}(F) . Из леммы Гротендика вытекает следующий изоморфизм: H r , s ( F ) ≅ H s ( M , Ω r ( F ) ) , H^{r,s}(F) \cong H^s (M, \Omega^r(F)), где Ω r ( F ) \Omega^r(F) – пучок ростков голоморфных F F -значных r r -форм (теорема Дольбо). В частности, H r , s ( M ) ≅ H s ( M , Ω r ( M ) ) , H^{r,s}(M)\cong H^s(M, \Omega^r(M)), где Ω r ( M ) \Omega^r(M) – пучок ростков голоморфных r r -форм на M M . Существует спектральная последовательность с первым членом ∑ r , s H r , s ( M ) \sum_{r,s} H^{r, s}(M) , сходящаяся к H ∗ ( M , C ) H^*(M, \mathbb C) . Эйлерова характеристика χ ( M ) \chi(M) компактного комплексного многообразия M M выражается через когомологии Дольбо по формуле χ ( M ) = ∑ r , s ( − 1 ) r + s d i m   H r , s ( M ) . \chi(M) = \sum_{r,s} (-1)^{r+s} {\rm dim}\ H^{r,s}(M). Дифференциальные формы являются важной составной частью аппарата дифференциальной геометрии (см. Стернберг. 1970 , Картан. 1971 ). Они систематически используются также в топологии, теории дифференциальных уравнений, механике, теории комплексных многообразий и функций многих комплексных переменных. Обобщением дифференциальных форм, аналогичным обобщённым функциям, являются потоки . Алгебраический аналог теории дифференциальных форм (см. в статье Модуль дифференциалов ) позволяет определить дифференциальные формы на алгебраических многообразиях и на аналитических пространствах (см. Дифференциальное исчисление на аналитических пространствах, Когомологии де Рама , Дифференциал на римановой поверхности , Гармоническая форма , Голоморфная форма , Оператор Лапласа) . 2) Дифференциальная форма на алгебраическом многообразии, аналог понятия дифференциальной формы на дифференцируемом многообразии. Пусть X X – неприводимое алгебраическое многообразие размерности d d над алгебраически замкнутым полем k k , K K – его поле рациональных функций . Дифференциальной формой степени r r на X X называется элемент K K -пространства Ω r ( X ) = ∧ r Ω K / k 1 , \Omega^r(X) = \overset{r}{\wedge} \Omega^1_{K/k}, где Ω K / k \Omega_{K/k} – модуль дифференциалов поля K K над полем k k . Если x 1 , … , x d x_1, \dots, x_d – сепарабельный базис трансцендентности расширения K / k K/k , то каждая дифференциальная форма ω ∈ Ω r ( X ) \omega \in \Omega^r(X) записывается в виде ω = ∑ a i 1 … i r d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i r , \omega = \sum a_{i_1\dots i_r} dx_{i_1}\wedge \dots \wedge dx_{i_r}, где a i 1 … i r ∈ K a_{i_1\dots i_r}\in K . Дифференциальная форма ω \omega называется регулярной на открытом множестве U ⊂ X U \subset X , если ω \omega принадлежит подмодулю Ω k [ U ] / k r \Omega^r_{k[U]/k} пространства Ω r ( X ) \Omega^r(X) , рассматриваемого как модуль над кольцом k [ U ] k[U] регулярных функций на подмножестве U U . Дифференциальная форма ω \omega называется регулярной, если любая точка x ∈ X x\in X имеет такую окрестность U U , что ω \omega регулярна на U U . Регулярные дифференциальные формы на X X образуют модуль над k [ X ] k[X] , обозначаемый Ω r [ X ] \Omega^r[X] . Его элементы отождествляются с сечениями пучка Ω X / k r \Omega^r_{X/k} на многообразии X X . В окрестности любой точки x ∈ X x\in X регулярная дифференциальная форма ω ∈ Ω r [ X ] \omega\in\Omega^r[X] записывается в виде ω = ∑ α i 1 … i r d f i 1 ∧ ⋯ ∧ d f i r , \omega = \sum \alpha_{i_1\dots i_r} df_{i_1}\wedge\dots\wedge df_{i_r}, где функции a i 1 … i r , f i 1 , … , f i r a_{i_1\dots i_r}, f_{i_1}, \dots, f_{i_r} регулярны в точке x x . Если X X – полное многообразие, то пространства Ω r [ X ] \Omega^r[X] конечномерны, а в случае, когда X X неособое, размерность p g ( X ) = d i m k Ω d [ X ] p_g(X) = {\rm dim}_k \Omega^d[X] называется геометрическим родом многообразия X X . В случае, когда X X – полное многообразие над полем комплексных чисел, пространство Ω r [ X ] \Omega^r[X] совпадает с пространством голоморфных дифференциальных форм степени r r на соответствующем аналитическом пространстве X a n X^{an} . Пусть X X – нормальное многообразие и ω ∈ Ω d [ X ] \omega\in\Omega^d[X] ; для любой точки x ∈ X ( 1 ) x\in X^{(1)} коразмерности 1 1 дифференциальная форма ω \omega может быть записана в виде ω = a d t ∧ d t 1 ∧ ⋯ ∧ d t d − 1 , ( ∗ ) \omega = a dt\wedge dt_1\wedge\dots\wedge dt_{d-1}, \tag{$*$} где a a принадлежит полю частных K x K_x локального кольца O X , x \mathcal O_{X,x} , t t – образующая его максимального идеала , t 1 , … , t d − 1 t_1,\dots,t_{d-1} – сепарабельный базис трансцендентности над k k поля вычетов кольца O X , x \mathcal O_{X, x} . Значение нормирования на элементе a a , определяемое кольцом O X , x \mathcal O_{X, x} , не зависит от выбора представления ω \omega в виде ( ∗ ) (*) и обозначается ν x ( ω ) \nu_x(\omega) . Дивизор D = ∑ x ∈ X ( 1 ) ν x ( ω ) { x ˉ } D = \sum_{x\in X^{(1)}} \nu_x(\omega)\{\bar x\} определён и называется дивизором дифференциальной формы ω \omega . Дифференциальная форма ω \omega регулярна тогда и только тогда, когда её дивизор D ≥ 0 D\ge 0 , т. е. ν x ( ω ) ≥ 0 \nu_x(\omega)\ge 0 для всех x ∈ X ( 1 ) x\in X^{(1)} . Дивизоры любых двух дифференциальных форм эквивалентны, более того, дивизоры всех дифференциальных форм на данном алгебраическом многообразии образуют класс дивизоров относительно линейной эквивалентности. Этот класс называется каноническим классом многообразия X X и обозначается через K X K_X . Для неособого многообразия X X класс K X K_X совпадает с первым классом Чженя обратимого пучка Ω X / k d \Omega^d_{X/k} , в частности Ω X / k d ≃ O X ( D ) \Omega^d_{X/k} \simeq \mathcal O_X(D) для любого D ∈ K X D \in K_X . Для любого доминантного рационального отображения алгебраических многообразий f : X ′ → X f: X'\to X определён канонический гомоморфизм f ∗ : Ω r ( X ) → Ω r ( X ′ ) . f^*: \Omega^r(X)\to \Omega^r(X'). При этом если X X и X ′ X' – неособые, а X X – полное, то f ∗ f^* переводит регулярные дифференциальные формы в регулярные. В частности, если неособые полные многообразия X X и X ′ X' бирационально изоморфны, то векторные пространства Ω r [ X ] \Omega^r[X] и Ω r [ X ′ ] \Omega^r[X'] изоморфны над полем k k . Для любого i > 1 i>1 элементы i i –й симметрической степени S i ( Ω r ( X ) ) S^i(\Omega^r(X)) K K -пространства Ω r ( X ) \Omega^r(X) называются i i -кратными дифференциальными формами степени r r на X X . Каждую такую дифференциальную форму можно рассматривать как рациональное сечение пучка S i ( Ω X / k r ) S^i(\Omega^r_{X/k}) . Регулярные сечения ω ∈ Γ ( X , S i ( Ω X / k r ) ) \omega \in \Gamma(X, S^i(\Omega^r_{X/k})) называются регулярными i i -кратными дифференциальными формами степени r r на X X . Для неособого полного многообразия X X размерность P i ( X ) = d i m k Γ ( X , S i ( Ω X / k d ) ) P_i(X) = {\rm dim}_k \Gamma(X, S^i(\Omega^d_{X/k})) называется i i -родом многообразия X X . Для бирационально изоморфных многообразий их i i -роды совпадают. Долгачёв Игорь Владимирович . Первая публикация: «Математическая энциклопедия» под ред. И. М. Виноградова, 1979. Опубликовано  27 февраля 2024 г. в 11:44 (GMT+3). Последнее обновление  27 февраля 2024 г. в 11:44 (GMT+3).
Markdown
Каталог Каталог [Стать автором]() [Войти]() [Войти]() Статья Статья Статья [Аннотация](https://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56/annotation) Аннотация [Аннотация](https://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56/annotation) [Библиография](https://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56/references) Библиография [Библиография](https://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56/references) [Версии](https://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56/versions) Версии [Версии](https://bigenc.ru/c/differentsial-naia-forma-8b0c56/versions) Информация Дифференциальная форма [Термины](https://bigenc.ru/t/terms)Термины # Дифференциальная форма ![Математика](https://i.bigenc.ru/resizer/resize?sign=YwquNkBjjvRkIItEEj84EA&filename=vault/0ebb84c68bb91060eb81d2a5da097bbf.webp&width=120) Области знаний: Дифференциальная геометрия и топология [Термины](https://bigenc.ru/t/terms)Термины # Дифференциальная форма **Дифференциа́льная фо́рма,** 1\) дифференциальная форма степени p p p (p p p\-форма на [дифференцируемом многообразии](https://bigenc.ru/c/differentsiruemoe-mnogoobrazie-ca4a5f) M M M) – p p p раз ковариантное тензорное поле на M M M. Её можно интерпретировать также как p p p\-линейное \[над алгеброй F ( M ) F(M) F(M) гладких вещественных функций на M M M\] [отображение](https://bigenc.ru/c/otobrazhenie-f655a8) X ( M ) p → F ( M ) \\mathscr X(M)^p \\to F(M) X(M)p→F(M), где X ( M ) \\mathscr X(M) X(M) есть F ( M ) F(M) F(M)\-модуль гладких векторных полей на M M M. Формы степени 1 1 1 называют также пфаффовыми формами. Примером такой формы является [дифференциал](https://bigenc.ru/c/differentsial-d188dc) d f df df гладкой функции f f f на M M M, определяемый следующим образом: ( d f ) ( X ) (df)(X) (df)(X), X ∈ X ( M ) X \\in \\mathscr X(M) X∈X(M), есть [производная](https://bigenc.ru/c/proizvodnaia-68fd90) X f Xf Xf функции f f f по направлению поля X X X. [Римановы метрики](https://bigenc.ru/c/rimanova-metrika-2d3df3) на многообразии M M M служат примерами симметрических дифференциальных форм степени 2 2 2. Часто, однако, термин «дифференциальная форма» относят к кососимметрическим, или внешним, дифференциальным формам, имеющим наибольшее число приложений. Если ( x 1 , … , x n ) (x^1, \\dots, x^n) (x1,…,xn) – локальная система координат в области U ⊂ M U\\subset M U⊂M, то формы d x 1 , … , d x n dx^1,\\dots,dx^n dx1,…,dxn составляют базис в кокасательном пространстве T x ( M ) ∗ T\_x(M)^\* Tx​(M)∗, x ∈ U x\\in U x∈U. Поэтому (см. в статье [Внешняя алгебра](https://bigenc.ru/c/vneshniaia-algebra-212f74)) любая внешняя p p p\-форма α \\alpha α записывается в U U U в видеα \= ∑ i 1 , … , i p a i 1 , … , i p d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i p , (1) \\alpha = \\sum\_{i\_1,\\dots,i\_p} a\_{i\_1,\\dots,i\_p} dx^{i\_1} \\wedge \\dots \\wedge dx^{i\_p}, \\tag{1} α\=i1​,…,ip​∑​ai1​,…,ip​​dxi1​∧⋯∧dxip​,(1)где a i 1 … i p a\_{i\_1 \\dots i\_p} ai1​…ip​​ – функции в U U U. В частности,d f \= ∂ f ∂ x i d x i . df = \\frac{\\partial f}{\\partial x^i} dx^i. df\=∂xi∂f​dxi.Пусть E p \= E p ( M ) E^p = E^p(M) Ep\=Ep(M) – пространство всех внешних p p p\-форм класса C ∞ C^\\infty C∞, причём E 0 ( M ) \= F ( M ) E^0(M) = F(M) E0(M)\=F(M). Внешнее умножение α ∧ β \\alpha\\wedge\\beta α∧β превращает E ∗ ( M ) \= ∑ p \= 0 n E p ( M ) E^\*(M) = \\sum\_{p=0}^n E^p(M) E∗(M)\=∑p\=0n​Ep(M) (где n \= d i m M n = {\\rm dim}\\, M n\=dimM) в [ассоциативную](https://bigenc.ru/c/assotsiativnye-kol-tsa-i-algebry-3dd256) [градуированную](https://bigenc.ru/c/graduirovannaia-algebra-94a1fb) алгебру над F ( M ) F(M) F(M), удовлетворяющую условию градуированной коммутативностиα ∧ β \= ( − 1 ) p β ∧ α , α ∈ E p , β ∈ E q . (2) \\alpha\\wedge\\beta = (-1)^p \\beta\\wedge\\alpha, \\qquad \\alpha \\in E^p, \\quad \\beta \\in E^q. \\tag{2} α∧β\=(−1)pβ∧α,α∈Ep,β∈Eq.(2)Гладкое отображение многообразий f : M → N f:M\\to N f:M→N порождает [гомоморфизм](https://bigenc.ru/c/gomomorfizm-5390b8) f ∗ : E ∗ ( N ) → E ∗ ( M ) f^\*: E^\*(N) \\to E^\*(M) f∗:E∗(N)→E∗(M) алгебр над R \\mathbb R R. Понятие дифференциала функции обобщается следующим образом. Для всякого p ≥ 0 p\\ge 0 p≥0 существует единственное линейное отображение d : E p → E p \+ 1 d: E^p \\to E^{p+1} d:Ep→Ep\+1 (внешний дифференциал), совпадающее при p \= 0 p=0 p\=0 с введённым выше дифференциалом и обладающее свойствами:d ( α ∧ β ) \= d α ∧ β \+ ( − 1 ) p α ∧ d β , α ∈ E p , β ∈ E q , d ( d α ) \= 0\. d (\\alpha\\wedge\\beta) = d\\alpha\\wedge\\beta+(-1)^p \\alpha\\wedge d\\beta, \\quad \\alpha\\in E^p, \\quad \\beta \\in E^q,\\quad d(d\\alpha)=0. d(α∧β)\=dα∧β\+(−1)pα∧dβ,α∈Ep,β∈Eq,d(dα)\=0\.Внешний дифференциал формы α \\alpha α, записанной в локальных координатах в виде ( 1 ) (1) (1), выражается формулойd α \= ∑ i 1 , … , i p d a i 1 … i p ∧ d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i p . d\\alpha = \\sum\_{i\_1,\\dots,i\_p} d a\_{i\_1\\dots i\_p} \\wedge dx^{i\_1}\\wedge \\dots \\wedge dx^{i\_p}. dα\=i1​,…,ip​∑​dai1​…ip​​∧dxi1​∧⋯∧dxip​.Его бескоординатная запись:d α ( X 1 , … , X p \+ 1 ) \= ∑ i \= 1 p \+ 1 ( − 1 ) i \+ 1 X i α ( X 1 , … , X ^ i , … , X p \+ 1 ) − − ∑ i \< j ( − 1 ) i \+ j α ( \[ X i , X j \] , X 1 , … , X ^ i , … , X ^ j , … , X p \+ 1 ) , \\begin{aligned} d\\alpha(X\_1,\\dots,X\_{p+1}) = \\sum\_{i=1}^{p+1} (-1)^{i+1} X\_i \\alpha(X\_1, \\dots, \\hat X\_i, \\dots, X\_{p+1}) - \\\\ - \\sum\_{i\<j} (-1)^{i+j} \\alpha(\[X\_i, X\_j\], X\_1, \\dots, \\hat X\_i, \\dots, \\hat X\_j, \\dots, X\_{p+1}), \\end{aligned} dα(X1​,…,Xp\+1​)\=i\=1∑p\+1​(−1)i\+1Xi​α(X1​,…,X^i​,…,Xp\+1​)−−i\<j∑​(−1)i\+jα(\[Xi​,Xj​\],X1​,…,X^i​,…,X^j​,…,Xp\+1​),​где X 1 , … , X p \+ 1 ∈ X ( M ) X\_1,\\dots,X\_{p+1}\\in \\mathscr X(M) X1​,…,Xp\+1​∈X(M). Оператор взятия [производной Ли](https://bigenc.ru/c/proizvodnaia-li-93e8d4) L X L\_X LX​, X ∈ X ( M ) X\\in \\mathscr X(M) X∈X(M), на дифференциальных формах связан с внешним дифференциалом соотношениемL X \= d ∘ i X \+ i X ∘ d , L\_X = d \\circ i\_X + i\_X \\circ d, LX​\=d∘iX​\+iX​∘d,где i X : E p → E p − 1 i\_X: E^p \\to E^{p-1} iX​:Ep→Ep−1 – оператор внутреннего умножения на X X X:( i X α ) ( X 1 , … , X p − 1 ) \= α ( X , X 1 , … , X p − 1 ) , α ∈ E p ( M ) , X 1 , … , X p − 1 ∈ X ( M ) . \\begin{aligned} (i\_X \\alpha)(X\_1, \\dots,X\_{p-1}) = \\alpha(X, X\_1, \\dots,X\_{p-1}), \\\\ \\alpha \\in E^p(M), \\quad X\_1,\\dots, X\_{p-1} \\in \\mathscr X(M). \\end{aligned} (iX​α)(X1​,…,Xp−1​)\=α(X,X1​,…,Xp−1​),α∈Ep(M),X1​,…,Xp−1​∈X(M).​Оператор d d d превращает E ∗ ( M ) E^\*(M) E∗(M) в коцепной комплекс (комплекс де Рама). Коциклы этого комплекса называются замкнутыми формами, кограницы – точными формами. Согласно [теореме де Рама](https://bigenc.ru/c/teorema-de-rama-dc74ac), алгебра когомологийH ∗ ( M ) \= ∑ p \= 0 n H p ( M ) H^\*(M) = \\sum\_{p=0}^n H^p(M) H∗(M)\=p\=0∑n​Hp(M)комплекса де Рама [изоморфна](https://bigenc.ru/c/izomorfizm-637225) алгебре H ∗ ( M , R ) H^\*(M, \\mathbb R) H∗(M,R) вещественных когомологий многообразия M M M. В частности, H p ( R n ) \= 0 H^p(\\mathbb R^n) = 0 Hp(Rn)\=0 при p \> 0 p\>0 p\>0 (лемма Пуанкаре). С теоремой де Рама тесно связана другая операция – интегрирование дифференциальных форм. Пусть D D D – ограниченная область в R p \\mathbb R^p Rp, s s s – гладкое отображение R p → M \\mathbb R^p \\to M Rp→M, определённое в окрестности замыкания D ˉ \\bar D Dˉ. Если α ∈ E p ( M ) \\alpha \\in E^p(M) α∈Ep(M), то s ∗ α \= a d x 1 ∧ ⋯ ∧ d x p s^\* \\alpha = a dx^1 \\wedge \\dots\\wedge dx^p s∗α\=adx1∧⋯∧dxp, где a a a – гладкая функция в D ˉ \\bar D Dˉ. Интеграл формы α \\alpha α по поверхности s s s определяется формулой∫ s α \= ∫ D a ( x 1 , … , x p ) d x 1 … d x p . \\int\_s \\alpha = \\int\_D a(x\_1, \\dots, x\_p) dx^1\\dots dx^p. ∫s​α\=∫D​a(x1​,…,xp​)dx1…dxp.Если D D D имеет кусочно-гладкую границу, то справедлива формула∫ s d α \= ∫ ∂ s α , α ∈ E p − 1 ( M ) , (3) \\int\_s d\\alpha = \\int\_{\\partial s} \\alpha, \\quad \\alpha \\in E^{p-1}(M), \\tag{3} ∫s​dα\=∫∂s​α,α∈Ep−1(M),(3)где ∫ ∂ s α \\int\_{\\partial s} \\alpha ∫∂s​α определяется как сумма интегралов формы α \\alpha α по гладким кускам границы, снабжённых естественными параметризациями. Частными случаями этой формулы являются классические формулы Ньютона – Лейбница, [Грина](https://bigenc.ru/c/formuly-grina-a47325), Гаусса – Остроградского, Стокса (см. также [Теорема Стокса](https://bigenc.ru/c/teorema-stoksa-ba1e30)). В силу формулы (3) каждая замкнутая p p p\-форма α \\alpha α определяет p p p\-мерный сингулярный коцикл, значение которого на симплексе s s s равно ∫ s α \\int\_s \\alpha ∫s​α. Это соответствие как раз и реализует изоморфизм из теоремы де Рама. Формула (3) была опубликована в 1899 г. [А. Пуанкаре](https://bigenc.ru/c/puankare-anri-9adfed) ([Poincaré. 1987](https://bigenc.ru/b/methodes-nouvelles-de-la-mecanique-celeste-2d745b)), который рассматривал внешние формы как подынтегральные выражения для образования интегральных инвариантов. Одновременно [Э. Картан](https://bigenc.ru/c/kartan-eli-329537) (см. [Cartan. 1953](https://bigenc.ru/b/oeuvres-completes-d6a60b)) дал близкое к современному определение внешних форм и внешнего дифференциала (вначале на пфаффовых формах), подчеркнув связь своей конструкции с внешней алгеброй. Наряду с определёнными выше скалярными внешними формами можно рассматривать внешние дифференциальные формы со значениями в [векторном пространстве](https://bigenc.ru/c/vektornoe-prostranstvo-22e0fb) V V V над R \\mathbb R R. Если V V V является алгеброй, то в пространстве E ( M , V ) E(M, V) E(M,V) форм со значениями в V V V определено естественное умножение (обобщение внешнего умножения). Если при этом алгебра V V V ассоциативна, то и E ( M , V ) E(M,V) E(M,V) ассоциативна; если V V V коммутативна, то E ( M , V ) E(M,V) E(M,V) градуированно-коммутативна \[формула (2)\]; если V V V – [алгебра Ли](https://bigenc.ru/c/algebra-li-da920e), то E ( M , V ) E(M,V) E(M,V) – [градуированная алгебра Ли](https://bigenc.ru/c/graduirovannaia-algebra-li-8b7297). Часто рассматривается также следующее, ещё более общее понятие. Пусть F F F – гладкое векторное [расслоенное пространство](https://bigenc.ru/c/rassloennoe-prostranstvo-990425) с базой M M M. Если сопоставить каждой точке x ∈ M x\\in M x∈M кососимметрическую p p p\-линейную функцию на T x ( M ) T\_x(M) Tx​(M) со значениями в слое F x F\_x Fx​ расслоения F F F, то получится т. н. F F F\-значная p p p\-форма. F F F\-значную p p p\-форму можно интерпретировать также как p p p\-линейное \[над F ( M ) F(M) F(M)\] отображение модуля X ( M ) p \\mathscr X(M)^p X(M)p в модуль гладких [сечений расслоения](https://bigenc.ru/c/sechenie-rassloeniia-1bf284) F F F. Пространство таких форм обозначается E p ( F ) E^p(F) Ep(F). Если F F F задано локально постоянными функциями перехода или, что то же, в F F F задана плоская связность, то можно корректно определить комплекс де Рама и обобщить теорему де Рама на этот случай. Формы со значениями в [касательном расслоении](https://bigenc.ru/c/kasatel-noe-rassloenie-34cac2) T ( M ) T(M) T(M) называют также векторными дифференциальными формами; векторные p p p\-формы можно отождествить с p p p раз ковариантными и 1 1 1 раз контравариантными тензорными полями на M M M, кососимметричными по ковариантным индексам. С помощью векторных дифференциальных форм описываются дифференцирования алгебры внешних форм E ( M ) E(M) E(M) ([Frölicher. 1956](https://bigenc.ru/b/theory-ot-vector-valued-differential-forms-ebb00e)). Векторные формы (а также их обобщение – струйные формы) находят применение в теории деформаций комплексных и других дифференциально-геометрических структур на многообразиях. Аналоги дифференциальных форм можно построить также в симплициальной теории. Одна из таких конструкций, восходящая к [X. Уитни](https://bigenc.ru/c/uitni-khassler-b25f89) ([Уитни. 1960](https://bigenc.ru/b/geometricheskaia-teoriia-inte-9e4851)), может быть использована для вычисления рациональных [когомологий](https://bigenc.ru/c/kogomologii-bb2eed) симплициального комплекса K K K. Кусочно-линейной формой (или P L PL PL\-формой) на K K K называется согласованный набор дифференциальных форм, заданных на симплексах комплекса K K K и имеющих в качестве коэффициентов при записи в [барицентрических координатах](https://bigenc.ru/c/baritsentricheskie-koordinaty-309dd1) [многочлены](https://bigenc.ru/c/mnogochlen-aa52f7) с рациональными коэффициентами. P L PL PL\-формы на K K K образуют градуированно-коммутативную дифференциальную алгебру E P L ∗ ( K ) E^\*\_{PL}(K) EPL∗​(K) над Q \\mathbb Q Q. Интегрирование форм определяет изоморфизм алгебры когомологий этой алгебры на алгебру H ∗ ( ∣ K ∣ , Q ) H^\*(\|K\|, \\mathbb Q) H∗(∣K∣,Q), где ∣ K ∣ \|K\| ∣K∣ – [полиэдр](https://bigenc.ru/c/poliedr-3ada16), отвечающий комплексу K K K. Алгебра E P L ∗ ( K ) E^\*\_{PL}(K) EPL∗​(K) полностью определяет также рациональный [гомотопический тип](https://bigenc.ru/c/gomotopicheskii-tip-f31463) (в частности, ранги гомотопических групп) пространства ∣ K ∣ \|K\| ∣K∣. Аналогично алгебра E ∗ ( M ) E^\*(M) E∗(M) на дифференцируемом многообразии М М М определяет его вещественный гомотопический тип ([Вещественная гомотопическая теория ... 1977](https://bigenc.ru/b/veshchestvennaia-gomotopichesk-6e8558)). Исчисление внешних форм на комплексном [аналитическом многообразии](https://bigenc.ru/c/analiticheskoe-mnogoobrazie-da6295) имеет ряд особенностей ([Уэллс. 1976](https://bigenc.ru/b/differentsial-noe-ischislen-21ab9b)). В этой ситуации обычно рассматриваются пространства E p ( M , C ) E^p(M, \\mathbb C) Ep(M,C) комплекснозначных форм или пространства E p ( F ) E^p(F) Ep(F), где F F F – голоморфное [векторное расслоение](https://bigenc.ru/c/vektornoe-rassloenie-8331db) на M M M. Имеет место разложениеE p ( M , C ) \= ∑ r \+ s \= p E r , s ( M ) , E^p(M, \\mathbb C) = \\sum\_{r+s=p} E^{r,s}(M), Ep(M,C)\=r\+s\=p∑​Er,s(M),где E r , s ( M ) E^{r,s}(M) Er,s(M) – пространство форм типа ( r , s ) (r,s) (r,s), т. е. форм α \\alpha α, локально представимых в виде∑ a i 1 , … , i r , j 1 , … j s d z i 1 ∧ ⋯ ∧ d z i r ∧ d z ˉ j 1 ∧ ⋯ ∧ d z ˉ j s , \\sum a\_{i\_1,\\dots,i\_r, j\_1, \\dots j\_s} dz^{i\_1}\\wedge \\dots \\wedge dz^{i\_r}\\wedge d\\bar z^{j\_1}\\wedge \\dots \\wedge d\\bar z^{j\_s}, ∑ai1​,…,ir​,j1​,…js​​dzi1​∧⋯∧dzir​∧dzˉj1​∧⋯∧dzˉjs​,где ( z 1 , … , z n ) (z^1,\\dots,z^n) (z1,…,zn) – локальная аналитическая система координат на M M M. АналогичноE p ( F ) \= ∑ r \+ s \= p E r , s ( F ) . E^p(F) = \\sum\_{r+s=p} E^{r,s} (F). Ep(F)\=r\+s\=p∑​Er,s(F).Далее, d \= d ′ \+ d ′ ′ d=d'+d'' d\=d′\+d′′, гдеd : E r , s ( M ) → E r \+ 1 , s ( M ) , d ′ ′ : E r , s ( M ) → E r , s \+ 1 ( M ) . d: E^{r,s}(M)\\to E^{r+1,s}(M),\\quad d'': E^{r,s}(M)\\to E^{r,s+1}(M). d:Er,s(M)→Er\+1,s(M),d′′:Er,s(M)→Er,s\+1(M).При этом d ′ 2 \= d ′ ′ 2 \= 0 d'^2 = d''^2 = 0 d′2\=d′′2\=0, так что d ′ d' d′ и d ′ ′ d'' d′′ определяют коцепные комплексы. Наиболее известен комплекс оператора d ′ ′ d'' d′′ (комплекс Дольбо), когомологии которого обозначаются через H r , s ( M ) H^{r,s}(M) Hr,s(M). d ′ ′ d'' d′′\-коциклы типа ( p , 0 ) (p,0) (p,0) суть [голоморфные](https://bigenc.ru/c/golomorfnaia-forma-d51fab) p p p\-формы. Для d ′ ′ d'' d′′ справедлива следующая лемма Гротендика: если α \\alpha α – форма типа ( r , s ) (r,s) (r,s) с s \> 0 s\>0 s\>0 в окрестности нуля пространства C n \\mathbb C^n Cn и d ′ ′ α \= 0 d''\\alpha = 0 d′′α\=0, то в меньшей окрестности нуля существует такая форма β \\beta β типа ( r , s − 1 ) (r,s-1) (r,s−1), что α \= d ′ ′ β \\alpha = d'' \\beta α\=d′′β. Комплекс Дольбо можно определить также и для F F F\-значных форм, где F F F – голоморфное векторное расслоение. Это приводит к пространствам когомологий H r , s ( F ) H^{r,s}(F) Hr,s(F). Из леммы Гротендика вытекает следующий изоморфизм:H r , s ( F ) ≅ H s ( M , Ω r ( F ) ) , H^{r,s}(F) \\cong H^s (M, \\Omega^r(F)), Hr,s(F)≅Hs(M,Ωr(F)),где Ω r ( F ) \\Omega^r(F) Ωr(F) – пучок ростков голоморфных F F F\-значных r r r\-форм (теорема Дольбо). В частности,H r , s ( M ) ≅ H s ( M , Ω r ( M ) ) , H^{r,s}(M)\\cong H^s(M, \\Omega^r(M)), Hr,s(M)≅Hs(M,Ωr(M)),где Ω r ( M ) \\Omega^r(M) Ωr(M) – пучок ростков голоморфных r r r\-форм на M M M. Существует [спектральная последовательность](https://bigenc.ru/c/spektral-naia-posledovatel-nost-8ad4c4) с первым членом ∑ r , s H r , s ( M ) \\sum\_{r,s} H^{r, s}(M) ∑r,s​Hr,s(M), сходящаяся к H ∗ ( M , C ) H^\*(M, \\mathbb C) H∗(M,C). [Эйлерова характеристика](https://bigenc.ru/c/eilerova-kharakteristika-3ea20e) χ ( M ) \\chi(M) χ(M) компактного комплексного многообразия M M M выражается через когомологии Дольбо по формулеχ ( M ) \= ∑ r , s ( − 1 ) r \+ s d i m H r , s ( M ) . \\chi(M) = \\sum\_{r,s} (-1)^{r+s} {\\rm dim}\\ H^{r,s}(M). χ(M)\=r,s∑​(−1)r\+sdim Hr,s(M).Дифференциальные формы являются важной составной частью аппарата дифференциальной геометрии (см. [Стернберг. 1970](https://bigenc.ru/b/lektsii-po-differentsial-noi-f05ef7), [Картан. 1971](https://bigenc.ru/b/differentsial-noe-ischislen-f1689d)). Они систематически используются также в топологии, теории дифференциальных уравнений, механике, теории комплексных многообразий и функций многих комплексных переменных. Обобщением дифференциальных форм, аналогичным обобщённым функциям, являются [потоки](https://bigenc.ru/c/potok-v-matematike-bae86e). Алгебраический аналог теории дифференциальных форм (см. в статье [Модуль дифференциалов](https://bigenc.ru/c/modul-differentsialov-cd5f8e)) позволяет определить дифференциальные формы на [алгебраических многообразиях](https://bigenc.ru/c/algebraicheskoe-mnogoobrazie-0ce828) и на [аналитических пространствах](https://bigenc.ru/c/analiticheskoe-prostranstvo-3e9bf7) (см. [Дифференциальное исчисление](https://bigenc.ru/c/differentsial-noe-ischislenie-5ba9f4) на аналитических пространствах, [Когомологии де Рама](https://bigenc.ru/c/kogomologii-de-rama-385a15), [Дифференциал на римановой поверхности](https://bigenc.ru/c/differentsial-na-rimanovoi-poverkhnosti-cbb214), [Гармоническая форма](https://bigenc.ru/c/garmonicheskaia-forma-76f7ce), [Голоморфная форма](https://bigenc.ru/c/golomorfnaia-forma-d51fab), [Оператор Лапласа)](https://bigenc.ru/c/operator-laplasa-8b92b1). 2\) Дифференциальная форма на алгебраическом многообразии, аналог понятия дифференциальной формы на дифференцируемом многообразии. Пусть X X X – неприводимое алгебраическое многообразие размерности d d d над [алгебраически замкнутым полем](https://bigenc.ru/c/algebraicheski-zamknutoe-pole-0b653a) k k k, K K K – его поле [рациональных функций](https://bigenc.ru/c/ratsional-naia-funktsiia-510ebc). Дифференциальной формой степени r r r на X X X называется элемент K K K\-пространстваΩ r ( X ) \= ∧ r Ω K / k 1 , \\Omega^r(X) = \\overset{r}{\\wedge} \\Omega^1\_{K/k}, Ωr(X)\=∧rΩK/k1​,где Ω K / k \\Omega\_{K/k} ΩK/k​ – модуль дифференциалов поля K K K над полем k k k. Если x 1 , … , x d x\_1, \\dots, x\_d x1​,…,xd​ – сепарабельный базис трансцендентности расширения K / k K/k K/k, то каждая дифференциальная форма ω ∈ Ω r ( X ) \\omega \\in \\Omega^r(X) ω∈Ωr(X) записывается в видеω \= ∑ a i 1 … i r d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i r , \\omega = \\sum a\_{i\_1\\dots i\_r} dx\_{i\_1}\\wedge \\dots \\wedge dx\_{i\_r}, ω\=∑ai1​…ir​​dxi1​​∧⋯∧dxir​​,где a i 1 … i r ∈ K a\_{i\_1\\dots i\_r}\\in K ai1​…ir​​∈K. Дифференциальная форма ω \\omega ω называется регулярной на [открытом множестве](https://bigenc.ru/c/otkrytoe-mnozhestvo-7f6e53) U ⊂ X U \\subset X U⊂X, если ω \\omega ω принадлежит подмодулю Ω k \[ U \] / k r \\Omega^r\_{k\[U\]/k} Ωk\[U\]/kr​ пространства Ω r ( X ) \\Omega^r(X) Ωr(X), рассматриваемого как [модуль над кольцом](https://bigenc.ru/c/modul-nad-kol-tsom-5f3e16) k \[ U \] k\[U\] k\[U\] регулярных функций на подмножестве U U U. Дифференциальная форма ω \\omega ω называется регулярной, если любая точка x ∈ X x\\in X x∈X имеет такую окрестность U U U, что ω \\omega ω регулярна на U U U. Регулярные дифференциальные формы на X X X образуют модуль над k \[ X \] k\[X\] k\[X\], обозначаемый Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] Ωr\[X\]. Его элементы отождествляются с сечениями пучка Ω X / k r \\Omega^r\_{X/k} ΩX/kr​ на многообразии X X X. В окрестности любой точки x ∈ X x\\in X x∈X регулярная дифференциальная форма ω ∈ Ω r \[ X \] \\omega\\in\\Omega^r\[X\] ω∈Ωr\[X\] записывается в видеω \= ∑ α i 1 … i r d f i 1 ∧ ⋯ ∧ d f i r , \\omega = \\sum \\alpha\_{i\_1\\dots i\_r} df\_{i\_1}\\wedge\\dots\\wedge df\_{i\_r}, ω\=∑αi1​…ir​​dfi1​​∧⋯∧dfir​​,где функции a i 1 … i r , f i 1 , … , f i r a\_{i\_1\\dots i\_r}, f\_{i\_1}, \\dots, f\_{i\_r} ai1​…ir​​,fi1​​,…,fir​​ регулярны в точке x x x. Если X X X – полное многообразие, то пространства Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] Ωr\[X\] конечномерны, а в случае, когда X X X неособое, размерность p g ( X ) \= d i m k Ω d \[ X \] p\_g(X) = {\\rm dim}\_k \\Omega^d\[X\] pg​(X)\=dimk​Ωd\[X\] называется [геометрическим родом](https://bigenc.ru/c/geometricheskii-rod-a1db4b) многообразия X X X. В случае, когда X X X – полное многообразие над полем комплексных чисел, пространство Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] Ωr\[X\] совпадает с пространством голоморфных дифференциальных форм степени r r r на соответствующем аналитическом пространстве X a n X^{an} Xan. Пусть X X X – нормальное многообразие и ω ∈ Ω d \[ X \] \\omega\\in\\Omega^d\[X\] ω∈Ωd\[X\]; для любой точки x ∈ X ( 1 ) x\\in X^{(1)} x∈X(1) коразмерности 1 1 1 дифференциальная форма ω \\omega ω может быть записана в видеω \= a d t ∧ d t 1 ∧ ⋯ ∧ d t d − 1 , ( ∗ ) \\omega = a dt\\wedge dt\_1\\wedge\\dots\\wedge dt\_{d-1}, \\tag{\$\*\$} ω\=adt∧dt1​∧⋯∧dtd−1​,(∗)где a a a принадлежит полю частных K x K\_x Kx​ [локального кольца](https://bigenc.ru/c/lokal-noe-kol-tso-4ed1bc) O X , x \\mathcal O\_{X,x} OX,x​, t t t – образующая его [максимального идеала](https://bigenc.ru/c/maksimal-nyi-ideal-f87fd0), t 1 , … , t d − 1 t\_1,\\dots,t\_{d-1} t1​,…,td−1​ – сепарабельный базис трансцендентности над k k k поля вычетов кольца O X , x \\mathcal O\_{X, x} OX,x​. Значение нормирования на элементе a a a, определяемое кольцом O X , x \\mathcal O\_{X, x} OX,x​, не зависит от выбора представления ω \\omega ω в виде ( ∗ ) (\*) (∗) и обозначается ν x ( ω ) \\nu\_x(\\omega) νx​(ω). [Дивизор](https://bigenc.ru/c/divizor-b54053)D \= ∑ x ∈ X ( 1 ) ν x ( ω ) { x ˉ } D = \\sum\_{x\\in X^{(1)}} \\nu\_x(\\omega)\\{\\bar x\\} D\=x∈X(1)∑​νx​(ω){xˉ}определён и называется дивизором дифференциальной формы ω \\omega ω. Дифференциальная форма ω \\omega ω регулярна тогда и только тогда, когда её дивизор D ≥ 0 D\\ge 0 D≥0, т. е. ν x ( ω ) ≥ 0 \\nu\_x(\\omega)\\ge 0 νx​(ω)≥0 для всех x ∈ X ( 1 ) x\\in X^{(1)} x∈X(1). Дивизоры любых двух дифференциальных форм эквивалентны, более того, дивизоры всех дифференциальных форм на данном алгебраическом многообразии образуют класс дивизоров относительно линейной эквивалентности. Этот класс называется каноническим классом многообразия X X X и обозначается через K X K\_X KX​. Для неособого многообразия X X X класс K X K\_X KX​ совпадает с первым классом Чженя обратимого пучка Ω X / k d \\Omega^d\_{X/k} ΩX/kd​, в частностиΩ X / k d ≃ O X ( D ) \\Omega^d\_{X/k} \\simeq \\mathcal O\_X(D) ΩX/kd​≃OX​(D)для любого D ∈ K X D \\in K\_X D∈KX​. Для любого доминантного рационального отображения алгебраических многообразий f : X ′ → X f: X'\\to X f:X′→X определён канонический гомоморфизмf ∗ : Ω r ( X ) → Ω r ( X ′ ) . f^\*: \\Omega^r(X)\\to \\Omega^r(X'). f∗:Ωr(X)→Ωr(X′).При этом если X X X и X ′ X' X′ – неособые, а X X X – полное, то f ∗ f^\* f∗ переводит регулярные дифференциальные формы в регулярные. В частности, если неособые полные многообразия X X X и X ′ X' X′ бирационально изоморфны, то векторные пространства Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] Ωr\[X\] и Ω r \[ X ′ \] \\Omega^r\[X'\] Ωr\[X′\] изоморфны над полем k k k. Для любого i \> 1 i\>1 i\>1 элементы i i i–й симметрической степени S i ( Ω r ( X ) ) S^i(\\Omega^r(X)) Si(Ωr(X)) K K K\-пространства Ω r ( X ) \\Omega^r(X) Ωr(X) называются i i i\-кратными дифференциальными формами степени r r r на X X X. Каждую такую дифференциальную форму можно рассматривать как рациональное сечение пучка S i ( Ω X / k r ) S^i(\\Omega^r\_{X/k}) Si(ΩX/kr​). Регулярные сеченияω ∈ Γ ( X , S i ( Ω X / k r ) ) \\omega \\in \\Gamma(X, S^i(\\Omega^r\_{X/k})) ω∈Γ(X,Si(ΩX/kr​))называются регулярными i i i\-кратными дифференциальными формами степени r r r на X X X. Для неособого полного многообразия X X X размерность P i ( X ) \= d i m k Γ ( X , S i ( Ω X / k d ) ) P\_i(X) = {\\rm dim}\_k \\Gamma(X, S^i(\\Omega^d\_{X/k})) Pi​(X)\=dimk​Γ(X,Si(ΩX/kd​))называется i i i\-родом многообразия X X X. Для бирационально изоморфных многообразий их i i i\-роды совпадают. [Онищик Аркадий Львович](https://bigenc.ru/a/a-onischik-d2b908), [Долгачёв Игорь Владимирович](https://bigenc.ru/a/iv-dolgachyov-95afbf). Первая публикация: «Математическая энциклопедия» под ред. И. М. Виноградова, 1979. Опубликовано 27 февраля 2024 г. в 11:44 (GMT+3). Последнее обновление 27 февраля 2024 г. в 11:44 (GMT+3). Связаться с редакцией [\#Алгебраические многообразия](https://bigenc.ru/l/algebraicheskie-mnogoobraziia-df86c1)[\#Производные](https://bigenc.ru/l/proizvodnye-30d4d6)[\#Римановы метрики](https://bigenc.ru/l/rimanovy-metriki-98543b)[\#Ассоциативные кольца и алгебры](https://bigenc.ru/l/assotsiativnye-kol-tsa-i-algebry-b21fc0)[\#Гомоморфизм](https://bigenc.ru/l/gomomorfizm-47e7a2)[\#Алгебры Ли](https://bigenc.ru/l/algebry-li-8e783c)[\#Многочлен](https://bigenc.ru/l/mnogochlen-87bd34)[\#Векторные расслоения](https://bigenc.ru/l/vektornye-rassloeniia-e18fd9) Информация ![Математика](https://i.bigenc.ru/resizer/resize?sign=YwquNkBjjvRkIItEEj84EA&filename=vault/0ebb84c68bb91060eb81d2a5da097bbf.webp&width=120) Области знаний: Дифференциальная геометрия и топология - - [О портале](https://bigenc.ru/p/about-project) - [Стать автором](https://bigenc.ru/p/author) - [Партнёры](https://bigenc.ru/p/partners) - [Правообладателям](https://bigenc.ru/p/copyright-holders) - [Контакты](https://bigenc.ru/p/contacts) - [Старая версия сайта](https://old.bigenc.ru/) - Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия» Создан при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС77-84198, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 15 ноября 2022 года. ISSN: 2949-2076 - Учредитель: Автономная некоммерческая организация «Национальный научно-образовательный центр «Большая российская энциклопедия» Главный редактор: Кравец С. Л. Телефон редакции: [\+7 (495) 917 90 00](tel:+74959179000) Эл. почта редакции: [secretar@greatbook.ru](mailto:secretar@greatbook.ru) - © АНО БРЭ, 2022 — 2026. Все права защищены. - Условия использования информации.Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению. Медиаконтент (иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы) может быть использован только с разрешения правообладателей. - Условия использования информации.Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению. Медиаконтент (иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы) может быть использован только с разрешения правообладателей.
Readable Markdown
**Дифференциа́льная фо́рма,** 1\) дифференциальная форма степени p p (p p\-форма на [дифференцируемом многообразии](https://bigenc.ru/c/differentsiruemoe-mnogoobrazie-ca4a5f) M M) – p p раз ковариантное тензорное поле на M M. Её можно интерпретировать также как p p\-линейное \[над алгеброй F ( M ) F(M) гладких вещественных функций на M M\] [отображение](https://bigenc.ru/c/otobrazhenie-f655a8) X ( M ) p → F ( M ) \\mathscr X(M)^p \\to F(M), где X ( M ) \\mathscr X(M) есть F ( M ) F(M)\-модуль гладких векторных полей на M M. Формы степени 1 1 называют также пфаффовыми формами. Примером такой формы является [дифференциал](https://bigenc.ru/c/differentsial-d188dc) d f df гладкой функции f f на M M, определяемый следующим образом: ( d f ) ( X ) (df)(X), X ∈ X ( M ) X \\in \\mathscr X(M), есть [производная](https://bigenc.ru/c/proizvodnaia-68fd90) X f Xf функции f f по направлению поля X X. [Римановы метрики](https://bigenc.ru/c/rimanova-metrika-2d3df3) на многообразии M M служат примерами симметрических дифференциальных форм степени 2 2. Часто, однако, термин «дифференциальная форма» относят к кососимметрическим, или внешним, дифференциальным формам, имеющим наибольшее число приложений. Если ( x 1 , … , x n ) (x^1, \\dots, x^n) – локальная система координат в области U ⊂ M U\\subset M, то формы d x 1 , … , d x n dx^1,\\dots,dx^n составляют базис в кокасательном пространстве T x ( M ) ∗ T\_x(M)^\*, x ∈ U x\\in U. Поэтому (см. в статье [Внешняя алгебра](https://bigenc.ru/c/vneshniaia-algebra-212f74)) любая внешняя p p\-форма α \\alpha записывается в U U в видеα \= ∑ i 1 , … , i p a i 1 , … , i p d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i p , (1) \\alpha = \\sum\_{i\_1,\\dots,i\_p} a\_{i\_1,\\dots,i\_p} dx^{i\_1} \\wedge \\dots \\wedge dx^{i\_p}, \\tag{1}где a i 1 … i p a\_{i\_1 \\dots i\_p} – функции в U U. В частности,d f \= ∂ f ∂ x i d x i . df = \\frac{\\partial f}{\\partial x^i} dx^i.Пусть E p \= E p ( M ) E^p = E^p(M) – пространство всех внешних p p\-форм класса C ∞ C^\\infty, причём E 0 ( M ) \= F ( M ) E^0(M) = F(M). Внешнее умножение α ∧ β \\alpha\\wedge\\beta превращает E ∗ ( M ) \= ∑ p \= 0 n E p ( M ) E^\*(M) = \\sum\_{p=0}^n E^p(M) (где n \= d i m M n = {\\rm dim}\\, M) в [ассоциативную](https://bigenc.ru/c/assotsiativnye-kol-tsa-i-algebry-3dd256) [градуированную](https://bigenc.ru/c/graduirovannaia-algebra-94a1fb) алгебру над F ( M ) F(M), удовлетворяющую условию градуированной коммутативностиα ∧ β \= ( − 1 ) p β ∧ α , α ∈ E p , β ∈ E q . (2) \\alpha\\wedge\\beta = (-1)^p \\beta\\wedge\\alpha, \\qquad \\alpha \\in E^p, \\quad \\beta \\in E^q. \\tag{2}Гладкое отображение многообразий f : M → N f:M\\to N порождает [гомоморфизм](https://bigenc.ru/c/gomomorfizm-5390b8) f ∗ : E ∗ ( N ) → E ∗ ( M ) f^\*: E^\*(N) \\to E^\*(M) алгебр над R \\mathbb R. Понятие дифференциала функции обобщается следующим образом. Для всякого p ≥ 0 p\\ge 0 существует единственное линейное отображение d : E p → E p \+ 1 d: E^p \\to E^{p+1} (внешний дифференциал), совпадающее при p \= 0 p=0 с введённым выше дифференциалом и обладающее свойствами:d ( α ∧ β ) \= d α ∧ β \+ ( − 1 ) p α ∧ d β , α ∈ E p , β ∈ E q , d ( d α ) \= 0\. d (\\alpha\\wedge\\beta) = d\\alpha\\wedge\\beta+(-1)^p \\alpha\\wedge d\\beta, \\quad \\alpha\\in E^p, \\quad \\beta \\in E^q,\\quad d(d\\alpha)=0.Внешний дифференциал формы α \\alpha, записанной в локальных координатах в виде ( 1 ) (1), выражается формулойd α \= ∑ i 1 , … , i p d a i 1 … i p ∧ d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i p . d\\alpha = \\sum\_{i\_1,\\dots,i\_p} d a\_{i\_1\\dots i\_p} \\wedge dx^{i\_1}\\wedge \\dots \\wedge dx^{i\_p}.Его бескоординатная запись:d α ( X 1 , … , X p \+ 1 ) \= ∑ i \= 1 p \+ 1 ( − 1 ) i \+ 1 X i α ( X 1 , … , X ^ i , … , X p \+ 1 ) − − ∑ i \< j ( − 1 ) i \+ j α ( \[ X i , X j \] , X 1 , … , X ^ i , … , X ^ j , … , X p \+ 1 ) , \\begin{aligned} d\\alpha(X\_1,\\dots,X\_{p+1}) = \\sum\_{i=1}^{p+1} (-1)^{i+1} X\_i \\alpha(X\_1, \\dots, \\hat X\_i, \\dots, X\_{p+1}) - \\\\ - \\sum\_{i\<j} (-1)^{i+j} \\alpha(\[X\_i, X\_j\], X\_1, \\dots, \\hat X\_i, \\dots, \\hat X\_j, \\dots, X\_{p+1}), \\end{aligned}где X 1 , … , X p \+ 1 ∈ X ( M ) X\_1,\\dots,X\_{p+1}\\in \\mathscr X(M). Оператор взятия [производной Ли](https://bigenc.ru/c/proizvodnaia-li-93e8d4) L X L\_X, X ∈ X ( M ) X\\in \\mathscr X(M), на дифференциальных формах связан с внешним дифференциалом соотношениемL X \= d ∘ i X \+ i X ∘ d , L\_X = d \\circ i\_X + i\_X \\circ d,где i X : E p → E p − 1 i\_X: E^p \\to E^{p-1} – оператор внутреннего умножения на X X:( i X α ) ( X 1 , … , X p − 1 ) \= α ( X , X 1 , … , X p − 1 ) , α ∈ E p ( M ) , X 1 , … , X p − 1 ∈ X ( M ) . \\begin{aligned} (i\_X \\alpha)(X\_1, \\dots,X\_{p-1}) = \\alpha(X, X\_1, \\dots,X\_{p-1}), \\\\ \\alpha \\in E^p(M), \\quad X\_1,\\dots, X\_{p-1} \\in \\mathscr X(M). \\end{aligned}Оператор d d превращает E ∗ ( M ) E^\*(M) в коцепной комплекс (комплекс де Рама). Коциклы этого комплекса называются замкнутыми формами, кограницы – точными формами. Согласно [теореме де Рама](https://bigenc.ru/c/teorema-de-rama-dc74ac), алгебра когомологийH ∗ ( M ) \= ∑ p \= 0 n H p ( M ) H^\*(M) = \\sum\_{p=0}^n H^p(M)комплекса де Рама [изоморфна](https://bigenc.ru/c/izomorfizm-637225) алгебре H ∗ ( M , R ) H^\*(M, \\mathbb R) вещественных когомологий многообразия M M. В частности, H p ( R n ) \= 0 H^p(\\mathbb R^n) = 0 при p \> 0 p\>0 (лемма Пуанкаре). С теоремой де Рама тесно связана другая операция – интегрирование дифференциальных форм. Пусть D D – ограниченная область в R p \\mathbb R^p, s s – гладкое отображение R p → M \\mathbb R^p \\to M, определённое в окрестности замыкания D ˉ \\bar D. Если α ∈ E p ( M ) \\alpha \\in E^p(M), то s ∗ α \= a d x 1 ∧ ⋯ ∧ d x p s^\* \\alpha = a dx^1 \\wedge \\dots\\wedge dx^p, где a a – гладкая функция в D ˉ \\bar D. Интеграл формы α \\alpha по поверхности s s определяется формулой∫ s α \= ∫ D a ( x 1 , … , x p ) d x 1 … d x p . \\int\_s \\alpha = \\int\_D a(x\_1, \\dots, x\_p) dx^1\\dots dx^p.Если D D имеет кусочно-гладкую границу, то справедлива формула∫ s d α \= ∫ ∂ s α , α ∈ E p − 1 ( M ) , (3) \\int\_s d\\alpha = \\int\_{\\partial s} \\alpha, \\quad \\alpha \\in E^{p-1}(M), \\tag{3}где ∫ ∂ s α \\int\_{\\partial s} \\alpha определяется как сумма интегралов формы α \\alpha по гладким кускам границы, снабжённых естественными параметризациями. Частными случаями этой формулы являются классические формулы Ньютона – Лейбница, [Грина](https://bigenc.ru/c/formuly-grina-a47325), Гаусса – Остроградского, Стокса (см. также [Теорема Стокса](https://bigenc.ru/c/teorema-stoksa-ba1e30)). В силу формулы (3) каждая замкнутая p p\-форма α \\alpha определяет p p\-мерный сингулярный коцикл, значение которого на симплексе s s равно ∫ s α \\int\_s \\alpha. Это соответствие как раз и реализует изоморфизм из теоремы де Рама. Формула (3) была опубликована в 1899 г. [А. Пуанкаре](https://bigenc.ru/c/puankare-anri-9adfed) ([Poincaré. 1987](https://bigenc.ru/b/methodes-nouvelles-de-la-mecanique-celeste-2d745b)), который рассматривал внешние формы как подынтегральные выражения для образования интегральных инвариантов. Одновременно [Э. Картан](https://bigenc.ru/c/kartan-eli-329537) (см. [Cartan. 1953](https://bigenc.ru/b/oeuvres-completes-d6a60b)) дал близкое к современному определение внешних форм и внешнего дифференциала (вначале на пфаффовых формах), подчеркнув связь своей конструкции с внешней алгеброй. Наряду с определёнными выше скалярными внешними формами можно рассматривать внешние дифференциальные формы со значениями в [векторном пространстве](https://bigenc.ru/c/vektornoe-prostranstvo-22e0fb) V V над R \\mathbb R. Если V V является алгеброй, то в пространстве E ( M , V ) E(M, V) форм со значениями в V V определено естественное умножение (обобщение внешнего умножения). Если при этом алгебра V V ассоциативна, то и E ( M , V ) E(M,V) ассоциативна; если V V коммутативна, то E ( M , V ) E(M,V) градуированно-коммутативна \[формула (2)\]; если V V – [алгебра Ли](https://bigenc.ru/c/algebra-li-da920e), то E ( M , V ) E(M,V) – [градуированная алгебра Ли](https://bigenc.ru/c/graduirovannaia-algebra-li-8b7297). Часто рассматривается также следующее, ещё более общее понятие. Пусть F F – гладкое векторное [расслоенное пространство](https://bigenc.ru/c/rassloennoe-prostranstvo-990425) с базой M M. Если сопоставить каждой точке x ∈ M x\\in M кососимметрическую p p\-линейную функцию на T x ( M ) T\_x(M) со значениями в слое F x F\_x расслоения F F, то получится т. н. F F\-значная p p\-форма. F F\-значную p p\-форму можно интерпретировать также как p p\-линейное \[над F ( M ) F(M)\] отображение модуля X ( M ) p \\mathscr X(M)^p в модуль гладких [сечений расслоения](https://bigenc.ru/c/sechenie-rassloeniia-1bf284) F F. Пространство таких форм обозначается E p ( F ) E^p(F). Если F F задано локально постоянными функциями перехода или, что то же, в F F задана плоская связность, то можно корректно определить комплекс де Рама и обобщить теорему де Рама на этот случай. Формы со значениями в [касательном расслоении](https://bigenc.ru/c/kasatel-noe-rassloenie-34cac2) T ( M ) T(M) называют также векторными дифференциальными формами; векторные p p\-формы можно отождествить с p p раз ковариантными и 1 1 раз контравариантными тензорными полями на M M, кососимметричными по ковариантным индексам. С помощью векторных дифференциальных форм описываются дифференцирования алгебры внешних форм E ( M ) E(M) ([Frölicher. 1956](https://bigenc.ru/b/theory-ot-vector-valued-differential-forms-ebb00e)). Векторные формы (а также их обобщение – струйные формы) находят применение в теории деформаций комплексных и других дифференциально-геометрических структур на многообразиях. Аналоги дифференциальных форм можно построить также в симплициальной теории. Одна из таких конструкций, восходящая к [X. Уитни](https://bigenc.ru/c/uitni-khassler-b25f89) ([Уитни. 1960](https://bigenc.ru/b/geometricheskaia-teoriia-inte-9e4851)), может быть использована для вычисления рациональных [когомологий](https://bigenc.ru/c/kogomologii-bb2eed) симплициального комплекса K K. Кусочно-линейной формой (или P L PL\-формой) на K K называется согласованный набор дифференциальных форм, заданных на симплексах комплекса K K и имеющих в качестве коэффициентов при записи в [барицентрических координатах](https://bigenc.ru/c/baritsentricheskie-koordinaty-309dd1) [многочлены](https://bigenc.ru/c/mnogochlen-aa52f7) с рациональными коэффициентами. P L PL\-формы на K K образуют градуированно-коммутативную дифференциальную алгебру E P L ∗ ( K ) E^\*\_{PL}(K) над Q \\mathbb Q. Интегрирование форм определяет изоморфизм алгебры когомологий этой алгебры на алгебру H ∗ ( ∣ K ∣ , Q ) H^\*(\|K\|, \\mathbb Q), где ∣ K ∣ \|K\| – [полиэдр](https://bigenc.ru/c/poliedr-3ada16), отвечающий комплексу K K. Алгебра E P L ∗ ( K ) E^\*\_{PL}(K) полностью определяет также рациональный [гомотопический тип](https://bigenc.ru/c/gomotopicheskii-tip-f31463) (в частности, ранги гомотопических групп) пространства ∣ K ∣ \|K\|. Аналогично алгебра E ∗ ( M ) E^\*(M) на дифференцируемом многообразии М М определяет его вещественный гомотопический тип ([Вещественная гомотопическая теория ... 1977](https://bigenc.ru/b/veshchestvennaia-gomotopichesk-6e8558)). Исчисление внешних форм на комплексном [аналитическом многообразии](https://bigenc.ru/c/analiticheskoe-mnogoobrazie-da6295) имеет ряд особенностей ([Уэллс. 1976](https://bigenc.ru/b/differentsial-noe-ischislen-21ab9b)). В этой ситуации обычно рассматриваются пространства E p ( M , C ) E^p(M, \\mathbb C) комплекснозначных форм или пространства E p ( F ) E^p(F), где F F – голоморфное [векторное расслоение](https://bigenc.ru/c/vektornoe-rassloenie-8331db) на M M. Имеет место разложениеE p ( M , C ) \= ∑ r \+ s \= p E r , s ( M ) , E^p(M, \\mathbb C) = \\sum\_{r+s=p} E^{r,s}(M),где E r , s ( M ) E^{r,s}(M) – пространство форм типа ( r , s ) (r,s), т. е. форм α \\alpha, локально представимых в виде∑ a i 1 , … , i r , j 1 , … j s d z i 1 ∧ ⋯ ∧ d z i r ∧ d z ˉ j 1 ∧ ⋯ ∧ d z ˉ j s , \\sum a\_{i\_1,\\dots,i\_r, j\_1, \\dots j\_s} dz^{i\_1}\\wedge \\dots \\wedge dz^{i\_r}\\wedge d\\bar z^{j\_1}\\wedge \\dots \\wedge d\\bar z^{j\_s},где ( z 1 , … , z n ) (z^1,\\dots,z^n) – локальная аналитическая система координат на M M. АналогичноE p ( F ) \= ∑ r \+ s \= p E r , s ( F ) . E^p(F) = \\sum\_{r+s=p} E^{r,s} (F).Далее, d \= d ′ \+ d ′ ′ d=d'+d'', гдеd : E r , s ( M ) → E r \+ 1 , s ( M ) , d ′ ′ : E r , s ( M ) → E r , s \+ 1 ( M ) . d: E^{r,s}(M)\\to E^{r+1,s}(M),\\quad d'': E^{r,s}(M)\\to E^{r,s+1}(M).При этом d ′ 2 \= d ′ ′ 2 \= 0 d'^2 = d''^2 = 0, так что d ′ d' и d ′ ′ d'' определяют коцепные комплексы. Наиболее известен комплекс оператора d ′ ′ d'' (комплекс Дольбо), когомологии которого обозначаются через H r , s ( M ) H^{r,s}(M). d ′ ′ d''\-коциклы типа ( p , 0 ) (p,0) суть [голоморфные](https://bigenc.ru/c/golomorfnaia-forma-d51fab) p p\-формы. Для d ′ ′ d'' справедлива следующая лемма Гротендика: если α \\alpha – форма типа ( r , s ) (r,s) с s \> 0 s\>0 в окрестности нуля пространства C n \\mathbb C^n и d ′ ′ α \= 0 d''\\alpha = 0, то в меньшей окрестности нуля существует такая форма β \\beta типа ( r , s − 1 ) (r,s-1), что α \= d ′ ′ β \\alpha = d'' \\beta. Комплекс Дольбо можно определить также и для F F\-значных форм, где F F – голоморфное векторное расслоение. Это приводит к пространствам когомологий H r , s ( F ) H^{r,s}(F). Из леммы Гротендика вытекает следующий изоморфизм:H r , s ( F ) ≅ H s ( M , Ω r ( F ) ) , H^{r,s}(F) \\cong H^s (M, \\Omega^r(F)),где Ω r ( F ) \\Omega^r(F) – пучок ростков голоморфных F F\-значных r r\-форм (теорема Дольбо). В частности,H r , s ( M ) ≅ H s ( M , Ω r ( M ) ) , H^{r,s}(M)\\cong H^s(M, \\Omega^r(M)),где Ω r ( M ) \\Omega^r(M) – пучок ростков голоморфных r r\-форм на M M. Существует [спектральная последовательность](https://bigenc.ru/c/spektral-naia-posledovatel-nost-8ad4c4) с первым членом ∑ r , s H r , s ( M ) \\sum\_{r,s} H^{r, s}(M), сходящаяся к H ∗ ( M , C ) H^\*(M, \\mathbb C). [Эйлерова характеристика](https://bigenc.ru/c/eilerova-kharakteristika-3ea20e) χ ( M ) \\chi(M) компактного комплексного многообразия M M выражается через когомологии Дольбо по формулеχ ( M ) \= ∑ r , s ( − 1 ) r \+ s d i m H r , s ( M ) . \\chi(M) = \\sum\_{r,s} (-1)^{r+s} {\\rm dim}\\ H^{r,s}(M).Дифференциальные формы являются важной составной частью аппарата дифференциальной геометрии (см. [Стернберг. 1970](https://bigenc.ru/b/lektsii-po-differentsial-noi-f05ef7), [Картан. 1971](https://bigenc.ru/b/differentsial-noe-ischislen-f1689d)). Они систематически используются также в топологии, теории дифференциальных уравнений, механике, теории комплексных многообразий и функций многих комплексных переменных. Обобщением дифференциальных форм, аналогичным обобщённым функциям, являются [потоки](https://bigenc.ru/c/potok-v-matematike-bae86e). Алгебраический аналог теории дифференциальных форм (см. в статье [Модуль дифференциалов](https://bigenc.ru/c/modul-differentsialov-cd5f8e)) позволяет определить дифференциальные формы на [алгебраических многообразиях](https://bigenc.ru/c/algebraicheskoe-mnogoobrazie-0ce828) и на [аналитических пространствах](https://bigenc.ru/c/analiticheskoe-prostranstvo-3e9bf7) (см. [Дифференциальное исчисление](https://bigenc.ru/c/differentsial-noe-ischislenie-5ba9f4) на аналитических пространствах, [Когомологии де Рама](https://bigenc.ru/c/kogomologii-de-rama-385a15), [Дифференциал на римановой поверхности](https://bigenc.ru/c/differentsial-na-rimanovoi-poverkhnosti-cbb214), [Гармоническая форма](https://bigenc.ru/c/garmonicheskaia-forma-76f7ce), [Голоморфная форма](https://bigenc.ru/c/golomorfnaia-forma-d51fab), [Оператор Лапласа)](https://bigenc.ru/c/operator-laplasa-8b92b1). 2\) Дифференциальная форма на алгебраическом многообразии, аналог понятия дифференциальной формы на дифференцируемом многообразии. Пусть X X – неприводимое алгебраическое многообразие размерности d d над [алгебраически замкнутым полем](https://bigenc.ru/c/algebraicheski-zamknutoe-pole-0b653a) k k, K K – его поле [рациональных функций](https://bigenc.ru/c/ratsional-naia-funktsiia-510ebc). Дифференциальной формой степени r r на X X называется элемент K K\-пространстваΩ r ( X ) \= ∧ r Ω K / k 1 , \\Omega^r(X) = \\overset{r}{\\wedge} \\Omega^1\_{K/k},где Ω K / k \\Omega\_{K/k} – модуль дифференциалов поля K K над полем k k. Если x 1 , … , x d x\_1, \\dots, x\_d – сепарабельный базис трансцендентности расширения K / k K/k, то каждая дифференциальная форма ω ∈ Ω r ( X ) \\omega \\in \\Omega^r(X) записывается в видеω \= ∑ a i 1 … i r d x i 1 ∧ ⋯ ∧ d x i r , \\omega = \\sum a\_{i\_1\\dots i\_r} dx\_{i\_1}\\wedge \\dots \\wedge dx\_{i\_r},где a i 1 … i r ∈ K a\_{i\_1\\dots i\_r}\\in K. Дифференциальная форма ω \\omega называется регулярной на [открытом множестве](https://bigenc.ru/c/otkrytoe-mnozhestvo-7f6e53) U ⊂ X U \\subset X, если ω \\omega принадлежит подмодулю Ω k \[ U \] / k r \\Omega^r\_{k\[U\]/k} пространства Ω r ( X ) \\Omega^r(X), рассматриваемого как [модуль над кольцом](https://bigenc.ru/c/modul-nad-kol-tsom-5f3e16) k \[ U \] k\[U\] регулярных функций на подмножестве U U. Дифференциальная форма ω \\omega называется регулярной, если любая точка x ∈ X x\\in X имеет такую окрестность U U, что ω \\omega регулярна на U U. Регулярные дифференциальные формы на X X образуют модуль над k \[ X \] k\[X\], обозначаемый Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\]. Его элементы отождествляются с сечениями пучка Ω X / k r \\Omega^r\_{X/k} на многообразии X X. В окрестности любой точки x ∈ X x\\in X регулярная дифференциальная форма ω ∈ Ω r \[ X \] \\omega\\in\\Omega^r\[X\] записывается в видеω \= ∑ α i 1 … i r d f i 1 ∧ ⋯ ∧ d f i r , \\omega = \\sum \\alpha\_{i\_1\\dots i\_r} df\_{i\_1}\\wedge\\dots\\wedge df\_{i\_r},где функции a i 1 … i r , f i 1 , … , f i r a\_{i\_1\\dots i\_r}, f\_{i\_1}, \\dots, f\_{i\_r} регулярны в точке x x. Если X X – полное многообразие, то пространства Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] конечномерны, а в случае, когда X X неособое, размерность p g ( X ) \= d i m k Ω d \[ X \] p\_g(X) = {\\rm dim}\_k \\Omega^d\[X\] называется [геометрическим родом](https://bigenc.ru/c/geometricheskii-rod-a1db4b) многообразия X X. В случае, когда X X – полное многообразие над полем комплексных чисел, пространство Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] совпадает с пространством голоморфных дифференциальных форм степени r r на соответствующем аналитическом пространстве X a n X^{an}. Пусть X X – нормальное многообразие и ω ∈ Ω d \[ X \] \\omega\\in\\Omega^d\[X\]; для любой точки x ∈ X ( 1 ) x\\in X^{(1)} коразмерности 1 1 дифференциальная форма ω \\omega может быть записана в видеω \= a d t ∧ d t 1 ∧ ⋯ ∧ d t d − 1 , ( ∗ ) \\omega = a dt\\wedge dt\_1\\wedge\\dots\\wedge dt\_{d-1}, \\tag{\$\*\$}где a a принадлежит полю частных K x K\_x [локального кольца](https://bigenc.ru/c/lokal-noe-kol-tso-4ed1bc) O X , x \\mathcal O\_{X,x}, t t – образующая его [максимального идеала](https://bigenc.ru/c/maksimal-nyi-ideal-f87fd0), t 1 , … , t d − 1 t\_1,\\dots,t\_{d-1} – сепарабельный базис трансцендентности над k k поля вычетов кольца O X , x \\mathcal O\_{X, x}. Значение нормирования на элементе a a, определяемое кольцом O X , x \\mathcal O\_{X, x}, не зависит от выбора представления ω \\omega в виде ( ∗ ) (\*) и обозначается ν x ( ω ) \\nu\_x(\\omega). [Дивизор](https://bigenc.ru/c/divizor-b54053)D \= ∑ x ∈ X ( 1 ) ν x ( ω ) { x ˉ } D = \\sum\_{x\\in X^{(1)}} \\nu\_x(\\omega)\\{\\bar x\\}определён и называется дивизором дифференциальной формы ω \\omega. Дифференциальная форма ω \\omega регулярна тогда и только тогда, когда её дивизор D ≥ 0 D\\ge 0, т. е. ν x ( ω ) ≥ 0 \\nu\_x(\\omega)\\ge 0 для всех x ∈ X ( 1 ) x\\in X^{(1)}. Дивизоры любых двух дифференциальных форм эквивалентны, более того, дивизоры всех дифференциальных форм на данном алгебраическом многообразии образуют класс дивизоров относительно линейной эквивалентности. Этот класс называется каноническим классом многообразия X X и обозначается через K X K\_X. Для неособого многообразия X X класс K X K\_X совпадает с первым классом Чженя обратимого пучка Ω X / k d \\Omega^d\_{X/k}, в частностиΩ X / k d ≃ O X ( D ) \\Omega^d\_{X/k} \\simeq \\mathcal O\_X(D)для любого D ∈ K X D \\in K\_X. Для любого доминантного рационального отображения алгебраических многообразий f : X ′ → X f: X'\\to X определён канонический гомоморфизмf ∗ : Ω r ( X ) → Ω r ( X ′ ) . f^\*: \\Omega^r(X)\\to \\Omega^r(X').При этом если X X и X ′ X' – неособые, а X X – полное, то f ∗ f^\* переводит регулярные дифференциальные формы в регулярные. В частности, если неособые полные многообразия X X и X ′ X' бирационально изоморфны, то векторные пространства Ω r \[ X \] \\Omega^r\[X\] и Ω r \[ X ′ \] \\Omega^r\[X'\] изоморфны над полем k k. Для любого i \> 1 i\>1 элементы i i–й симметрической степени S i ( Ω r ( X ) ) S^i(\\Omega^r(X)) K K\-пространства Ω r ( X ) \\Omega^r(X) называются i i\-кратными дифференциальными формами степени r r на X X. Каждую такую дифференциальную форму можно рассматривать как рациональное сечение пучка S i ( Ω X / k r ) S^i(\\Omega^r\_{X/k}). Регулярные сеченияω ∈ Γ ( X , S i ( Ω X / k r ) ) \\omega \\in \\Gamma(X, S^i(\\Omega^r\_{X/k}))называются регулярными i i\-кратными дифференциальными формами степени r r на X X. Для неособого полного многообразия X X размерность P i ( X ) \= d i m k Γ ( X , S i ( Ω X / k d ) ) P\_i(X) = {\\rm dim}\_k \\Gamma(X, S^i(\\Omega^d\_{X/k}))называется i i\-родом многообразия X X. Для бирационально изоморфных многообразий их i i\-роды совпадают. [Долгачёв Игорь Владимирович](https://bigenc.ru/a/iv-dolgachyov-95afbf). Первая публикация: «Математическая энциклопедия» под ред. И. М. Виноградова, 1979. Опубликовано 27 февраля 2024 г. в 11:44 (GMT+3). Последнее обновление 27 февраля 2024 г. в 11:44 (GMT+3).
Shard84 (laksa)
Root Hash7925164987578067284
Unparsed URLru,bigenc!/c/differentsial-naia-forma-8b0c56 s443