Matematika · Glosarium

Apa itu submanifold dengan batas?

Definisi 21.21 Matematika Universitas — Tahun 3 · Bab 21 — Bentuk Diferensial dan Teorema Stokes

Sebuah submanifold-kk dengan batas MRnM \subseteq \R^n adalah himpunan yang terselimuti parametrisasi reguler dua jenis: peta interior γ ⁣:VMW\gamma\colon V \to M \cap W dengan VRkV \subseteq \R^k terbuka, dan peta batas γ ⁣:VHkMW\gamma\colon V \cap H^k \to M \cap W, dengan Hk={uRk:uk0}H^k = \{u \in \R^k : u_k \geq 0\} dan γ\gamma yang diperluas secara mulus dan reguler ke VV yang terbuka. Yang disebut batas M\partial M adalah himpunan titik yang tercapai di uk=0u_k = 0; ia submanifold-(k1)(k-1) tanpa batas, yang diparametrikan oleh pemetaan uγ(u,0)u' \mapsto \gamma(u', 0). Sebuah orientasi MM menginduksikan satu orientasi pada M\partial M lewat aturan normal-keluar-dulu: bahwa di pMp \in \partial M, sebuah basis (w1,,wk1)(w_1, \dots, w_{k-1}) milik TpMT_p\partial M bersifat positif jika dan hanya jika (ν,w1,,wk1)(\nu, w_1, \dots, w_{k-1}) merupakan basis positif TpMT_pM, dengan νTpMTpM\nu \in T_pM \setminus T_p\partial M yang menunjuk ke luar MM (dan pada peta batasnya: ν=kγ\nu = -\partial_k\gamma, sampai penambahan komponen singgungnya — sebab kelas orientasinya tak melihatnya).

Aturan normal-keluar-dulu: bahwa pada setiap titik batasnya, taruhlah vektor keluar  lebih dahulu; lalu basis yang melengkapinya menjadi kerangka positif M mengorientasikan M. Untuk daerah bidang dengan orientasi bakunya, inilah aturan berlawanan arah jarum jam milik Green–Riemann.
Aturan normal-keluar-dulu: bahwa pada setiap titik batasnya, taruhlah vektor keluar ν\nu lebih dahulu; lalu basis yang melengkapinya menjadi kerangka positif MM mengorientasikan M\partial M. Untuk daerah bidang dengan orientasi bakunya, inilah aturan berlawanan arah jarum jam milik Green–Riemann.

Contoh

Contoh 21.24 (Teorema klasiknya)

Misalkan DR2D \subseteq \R^2 daerah kompak dengan batas mulus, yang terorientasi secara baku. Untuk ω=P ⁣dx+Q ⁣dy\omega = P\,\dd x + Q\,\dd y:  ⁣dω=(xQyP) ⁣dx ⁣dy\dd\omega = \bigl(\partial_xQ - \partial_yP\bigr)\dd x\wedge\dd y, dan Stokes berbunyi

D(QxPy) ⁣dx ⁣dy=DP ⁣dx+Q ⁣dy:\int_D\Bigl(\frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y}\Bigr)\dd x\,\dd y = \oint_{\partial D}P\,\dd x + Q\,\dd y :

yakni Green–Riemann, yang dibuktikan bagi daerah elementer pada jilid Tahun 2 dan kini dalam keumuman alaminya. Di R3\R^3, Stokes yang diterapkan pada bentuk-22 fluks sebuah medan vektor pada daerah kompak memberikan teorema divergensi ΩdivF=ΩF,ν ⁣dS\int_\Omega\operatorname{div}F = \int_{\partial\Omega}\langle F, \nu\rangle\,\dd S, sedangkan yang diterapkan pada bentuk-11 pada permukaan-dengan-batas memberikan teorema curl Kelvin–Stokes yang klasik; Latihan 21.7 menguraikan kedua kamusnya.

Baca dalam konteks →