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Cualquier colector admite una función de morse con un mínimo y un máximo

He escuchado la afirmación de que: "todo cerrado colector admite una función de Morse que tiene un mínimo local y un máximo local" se utiliza a menudo en conversaciones sin una referencia.

Este no parece ser muy fácil de demostrar "sus manos". Tratando de perturbar la minima/maxima distancia localmente creará nuevos locales mínimos/máximos, por lo que no creo que esto va a funcionar.

Una idea que yo tenía incrustar el colector en $\mathbb{R}^n$, el uso de Whitney, tomando la altura de la función, y encender algunas de flujo en una dirección fija (que yo lo veo como el estiramiento de un globo). No pude obtener el derecho de detalles en todo, aunque...

Por lo tanto mi pregunta es: ¿hay una escuela primaria prueba de este hecho? ¿Qué son los estándares de referencias?

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Neal Puntos 16536

He aquí una prueba directa. Deje $M$ ser un liso $n$-colector y $f$ Morse de la función en $M$. Deje $p_i$ ser de los mínimos locales, $q_j$ ser el índice-$1$ puntos críticos, $f(p_i)<f(q_j)$ todos los $i,j$, e $\gamma_{ij}$ el gradiente de la línea de flujo de$p_i$$q_j$. Conecte cada uno de los $p_i$ $p_0$por un camino directo de $\gamma_{ij}$s. Nota, en particular, el gráfico que hemos definido es contráctiles. Homotope $f$ $q_j$ que no están en las rutas tienen un valor mayor que el $q_j$ que están en el camino, decir (por la escala y la traducción) $f^{-1}(1)$ separa el mayor $q_j$ e las $q_j$ en el camino. Ahora considere el $B = f^{-1}(\infty,1]$. Por construcción, este es diffeomorphic a un $n$-ball. En $B$, reemplace $f$ por la distancia radial de la función (posiblemente homotoped para que coincida a la perfección con $f$$\partial B$). Esta nueva $f$, se $\widetilde{f}$, tiene exactamente un índice de $0$ punto crítico.

Repita el procedimiento para $-\widetilde{f}$ para obtener exactamente un índice de $n$ punto crítico.

Intuitivamente, creo que de un nivel de flujo de la superficie. Se inicia con un montón de puntos, el índice de $0$ puntos críticos, en expansión. A continuación, enviar los zarcillos que se unen en el índice de $1$ puntos críticos. El control de la función de Morse es equivalente a controlar el nivel de flujo de la superficie. Bajamos la velocidad al nivel de las superficies cerca de algunos de los índice de $1$ puntos para que el nivel de las superficies de todos se unen en una esfera gigante. Esta es nuestra motivación; dentro de la esfera, podemos modificar la función para que la esfera se ha ampliado a partir de un único punto, en lugar de muchos puntos.


He aquí otra prueba de uso de handlebody descomposiciones.

Por la dualidad entre Morse teoría y handlebody teoría, "Cada colector admite una función de Morse con exactamente un máximo local, y exactamente un mínimo local" es equivalente a decir que cada colector cerrado admite un handlebody descomposición con exactamente un $0$-manejar y exactamente un $n$-manejar. Para ver esto, tomar una suave handlebody descomposición de $M$ ("suave", de modo que la fijación de los mapas son suaves mapas). Ya que esto se realiza mediante el encolado de las sucesivas asas, podemos centrar nuestra atención en el $0$-asas $M^0$ y el colector obtenidos por encolado $1$-asas, $M^1$.

Desde $M$ está conectado y de que la única manejar con desconectada fijación de las esferas se $1$-asas, $M^1$ está conectado (es decir, el encolado de $1$: se encarga de la mata todos los elementos de a $\pi_0$). Por lo tanto, podemos elegir a un solo $0$-manejar y conectar a cada uno de los otros $0$-manejar por un camino de $1$-asas (posiblemente a través de otras $0$-asas). Esta unión de $0$ - $1$- maneja es homeomórficos a una pelota, por lo que podemos reemplazarlo con un solo $0$asa y respecto al resto de $1$-manijas de adjuntar a la sola $0$-manejar.

Gire el handlebody descomposición boca abajo y repita el procedimiento para obtener una sola $n$-manejar.


Las referencias a mirar en: Milnor del Morse Teoría, Milnor de la "Matanza de papel", Ranicki, el libro de la cirugía.

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