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$C^1$ incrustación isométrica del toro plano en $\mathbb{R}^3$

He leído (en un documento de Emil Saucan ) que el toro plano puede ser incrustado isométricamente en $\mathbb{R}^3$ con un $C^1$ mapa por la extensión de Kuiper del Teorema de incrustación de Nash , una afirmación que se repite en esta entrada de Wikipedia . No he podido encontrar una descripción de dicho mapeo, o una imagen de cómo es la incrustación. Agradecería cualquier indicación sobre este tema. Gracias.

Adenda. Parece que la respuesta de Benoît Kloeckner a continuación es definitiva. Lo que yo pedía aparentemente no existe todavía, pero está "en proceso" y pronto estará disponible gracias al trabajo del proyecto Hévéa.

[ 23Abr2012 ] Esto está tomado del enlace en el comentario de DamienC y de la actualización de Benoît en la respuesta de este último más abajo:
   corrugations

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Aquarion Puntos 296

Un grupo de matemáticos e informáticos franceses está trabajando en ello. El proyecto se llama Hévéa y ya ha producido algunas imágenes. Editar: se han publicado algunas imágenes y el artículo del PNAS, véase http://hevea-project.fr/ENPageToreDossierDePresse.html

Sólo unas palabras para explicar lo que entendí de su método (que es mediante el uso del principio h) a partir de las pocas imágenes que vi en la vista previa. Comienza con un toro de revolución. Los meridianos son geniales, porque todos tienen la misma longitud, como se espera de los de un toro plano. Pero los paralelos son totalmente inviables, porque sus longitudes difieren mucho: son testigos de que el toro de revolución no es plano.

Ahora perturba tu toro añadiendo ondas en la dirección de los meridianos (como un acordeón), con gran amplitud en el interior y pequeña en el exterior. Si diseñas bien esta perturbación, puedes conseguir que las paralelas tengan ahora todas la misma longitud. Por supuesto, ¡los meridianos perturbados tienen ahora longitudes diferentes! Así que haces lo mismo añadiendo pequeñas ondas en otra dirección, consiguiendo que todos los meridianos vuelvan a tener la misma longitud. Puedes iterar este procedimiento de forma que la incrustación converja en el $C^1$ topología a un toro plano incrustado. Pero demostrar que la perturbación precisa que elegiste para obtener una imagen bonita sí converge, y que tus mapas son incrustaciones necesita trabajo (obtener una inmersión es más fácil si recuerdo bien).

Además, el proyecto Hévéa prevé dibujar imágenes de esferas de Nash, es decir $C^1$ incrustaciones isométricas de esferas de radio $>1$ dentro de una bola de radio unitario.

Editar: Roman Kogan menciona en una respuesta los siguientes enlaces relevantes y más recientes:

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user7311 Puntos 9

Por otro lado, si estás dispuesto a conformarte con la conformación plana, hay una hermosa teoría de estos. (La idea es considerar incrustaciones planas en la trisfera, y luego "proyectarlas en $R^3$ utilizando la proyección estereográfica). La clasificación de las incrustaciones planas del toro en la trisfera se remonta a Bianchi en el siglo XIX, y Ulrich Pinkall ha encontrado recientemente algunas especialmente bonitas (las llamadas "Bianchi-Pinkall Tori") tomando imágenes inversas de una curva simple-cerrada bajo la fibración de Hopf (por lo que un conjunto de círculos son fibras de Hopf). Si quieres ver algunas imágenes de ejemplo, algunos applets para jugar con ellas y transformarlas, y un archivo pdf explicativo, echa un vistazo aquí:

http://virtualmathmuseum.org/Surface/bianchi-pinkall_tori/bianchi-pinkall_tori.html

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Peter Puntos 1681

Me gustaría mencionar algo que aprendí de Igor Pak después de plantear esta pregunta: ¡hay una incrustación a trozos del toro plano! En el artículo de V. A. Zalgaller, " Algunas curvas de un cilindro largo, " Revista de Ciencias Matemáticas , 100(3):2228--2238, 2000 (traducido de un artículo de 1997 en la revista rusa Zapiski Nauchnykh Seminarov POMI ), demuestra este teorema:

" Teorema 1 . Un toro plano directo puede ser incrustado isométricamente en $\mathbb{R}^3$ 'en el estilo origami' si su desarrollo es un rectángulo suficientemente grande en comparación con su altitud".

Define un toro plano directo como el resultado de identificar los lados opuestos de un rectángulo. (Nunca he visto el término "toro plano directo" y no sé qué papel juega el modificador "directo"). "Al estilo de la papiroflexia" describe cómo dobla un prisma triangular de manera que "su parte central se rompe hasta alcanzar una forma complicada". La incrustación es un prisma triangular doblado en forma de hexágono regular. Los "dobleces" son arrugas de la superficie a trozos.

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MaurizioPz Puntos 1125

Sólo quería añadir que también hay un artículo muy detallado sobre la incrustación isométrica de un toro plano de los cuatro autores del proyecto Hevea (a saber, Borrelli, Jabrane, Lazarus y Thibert), que también incluye fotografías de un modelo impreso en 3D en la página 67.

Modelo impreso en 3D de un toroide plano

El artículo (bastante más largo que el de PNAS) está disponible aquí .

También hay una fantástica vídeo en el que se muestra el modelo 3D También se ha realizado el proyecto Hevea.

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