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Homeomorfismo

1895
  • Henri Poincaré
Mathematician's workspace showcasing homeomorphism with topological diagrams and deformation examples.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un homeomorfismo es una función continua entre dos espacios topológicos que tiene una función inversa continua. Dos espacios topológicos se denominan homeomorfos si dicha función existe. Desde un punto de vista topológico, los espacios homeomorfos son idénticos. Este concepto refleja la idea de que un objeto puede estirarse, doblarse o deformarse para convertirse en otro sin rasgarse ni pegarse, como una taza de café en una dona.

Más formalmente, una función [latex]f: X \a Y[/latex] entre dos espacios topológicos [latex](X, \tau_X)[/latex] y [latex](Y, \tau_Y)[/latex] es un homeomorfismo si es una biyección, es continua, y su inversa [latex]f^{-1}: Y \a X[/latex] también es continua. La condición de que la inversa también sea continua es crucial. Por ejemplo, la función [latex]f: [0, 2\pi) \a S^1[/latex] definida por [latex]f(t) = (\cos(t), \sin(t))[/latex] es una biyección continua de un intervalo semiabierto a una circunferencia, pero su inversa no es continua en el punto (1,0), por lo que no es un homeomorfismo. El homeomorfismo es una relación de equivalencia en la clase de todos los espacios topológicos. Las clases de equivalencia resultantes se denominan clases de homeomorfismo. El problema central de la topología es determinar si dos espacios topológicos dados son homeomorfos. Para ello, los topólogos encuentran invariantes topológicos, es decir, propiedades de los espacios que se conservan bajo homeomorfismos. Si dos espacios no comparten un invariante, no pueden ser homeomórficos. Algunos ejemplos de invariantes topológicos son la conectividad, la compacidad y el grupo fundamental.

UNESCO Nomenclature: 1209
- Topología

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Los trabajos de Leonhard Euler sobre teoría de grafos y poliedros
  • Descubrimiento de la banda de Möbius por August Ferdinand Möbius
  • Programa de Felix Klein en Erlangen
  • El desarrollo de funciones continuas por Cauchy y Weierstrass

Aplicaciones

  • clasificación de objetos geométricos
  • teoría de nudos
  • análisis de datos topológicos
  • infografía y modelado 3d
  • robótica y planificación del movimiento

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: homeomorfismo, deformación continua, equivalencia topológica, donut, taza de café, invariante topológico, biyección, función continua.

Contexto histórico

Homeomorfismo

1850
1854
1854
1895
1899
1900
1911
1848
1850
1854
1884
1896
1900
1903
1914

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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