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अवकलनीय मैनिफोल्ड (ज्यामिति)

1854
  • Bernhard Riemann
एक ऐतिहासिक अध्ययन कक्ष में रखे गए चर्मपत्र के स्क्रॉल में अवकलनीय मैनिफोल्ड्स का विस्तृत विवरण दिया गया है।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

एक अवकलनीय मैनिफोल्ड एक है टोपोलॉजिकल स्पेस यह स्थानीय रूप से यूक्लिडियन स्पेस के समान है, जिससे कैलकुलस का अनुप्रयोग संभव हो पाता है। प्रत्येक बिंदु का एक ऐसा पड़ोस होता है जो [latex]mathbb{R}^n[/latex] के एक खुले उपसमुच्चय के समरूप होता है। ये स्थानीय निर्देशांक प्रणालियाँ, जिन्हें चार्ट कहा जाता है, सहज संक्रमण फलनों द्वारा संबंधित होती हैं, जो एक एटलस का निर्माण करती हैं जो मैनिफोल्ड की अवकलनीय संरचना को परिभाषित करती है।

अवकलनीय मैनिफोल्ड अवकल ज्यामिति का मुख्य अध्ययन विषय है। यह अवधारणा किसी भी आयाम के "वक्रित स्थान" के विचार को औपचारिक रूप देती है। जबकि वैश्विक स्तर पर एक मैनिफोल्ड जटिल (जैसे गोला या टोरस) हो सकता है, स्थानीय स्तर पर, किसी भी बिंदु के आसपास, यह यूक्लिडियन स्थान के एक समतल टुकड़े जैसा दिखता है। यह स्थानीय "समतलता" महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह हमें बहुचर कैलकुलस के उपकरणों का उपयोग करने की अनुमति देती है।

औपचारिक परिभाषा में बिंदुओं का एक समूह M, M पर एक टोपोलॉजी और एक एटलस शामिल हैं। एटलस चार्टों का एक संग्रह है, जहाँ प्रत्येक चार्ट एक युग्म (U, φ) होता है, जिसमें U, M का एक खुला उपसमुच्चय होता है और φ एक होमियोमॉर्फिज्म U से [latex]mathbb{R}^n[/latex] के एक खुले उपसमुच्चय तक। किन्हीं दो अतिव्यापी चार्टों, (U, φ) और (V, ψ) के ​​लिए, [latex]phi(U cap V)[/latex] से [latex]psi(U cap V)[/latex] तक संक्रमण मानचित्र [latex]psi circ phi^{-1}[/latex] एक डिफियोमॉर्फिज्म (अपरिहार्य व्युत्क्रम के साथ अनंत रूप से अवकलनीय) होना चाहिए। यह संगतता शर्त सुनिश्चित करती है कि एक समन्वय प्रणाली में किया गया कैलकुलस दूसरी समन्वय प्रणाली में किए गए कैलकुलस के साथ संगत है।

यह संरचना किसी विशेष समन्वय प्रणाली से स्वतंत्र रूप से मैनिफोल्ड पर स्पर्शरेखा स्थान, सदिश क्षेत्र और अवकल रूपों की परिभाषा की अनुमति देती है। यह उच्च-आयामी परिवेशी स्थान में स्थान को समाहित करने की आवश्यकता के बिना, ज्यामिति का आंतरिक रूप से अध्ययन करने के लिए एक ढांचा प्रदान करती है।

UNESCO Nomenclature: 1204
ज्यामिति

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • यूक्लिडियन ज्यामिति
  • गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति (लोबाचेव्स्की, बोल्याई)
  • कार्ल फ्रेडरिक गॉस द्वारा प्रतिपादित सतहों का सिद्धांत
  • रेने डेसकार्टेस द्वारा प्रतिपादित निर्देशांक प्रणालियाँ
  • टोपोलॉजी की प्रारंभिक अवधारणाएँ

आवेदन

  • सामान्य सापेक्षता (अंतरिक्ष-समय को 4डी लोरेंत्ज़ियन मैनिफोल्ड के रूप में प्रतिरूपित किया जाता है)
  • रोबोटिक्स (रोबोटों के विन्यास स्थान मैनिफोल्ड होते हैं)
  • कंप्यूटर ग्राफिक्स (जटिल सतहों का प्रतिनिधित्व)
  • स्ट्रिंग सिद्धांत
  • शास्त्रीय यांत्रिकी (चरण स्थान एक सिंपलेक्टिक मैनिफोल्ड है)

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • मशीन लर्निंग में जटिल, उच्च-आयामी डेटा परिदृश्यों को नेविगेट करने के लिए अधिक कुशल एल्गोरिदम विकसित करना
  • सॉफ्ट रोबोटिक्स के लिए प्रोग्राम करने योग्य टोपोलॉजिकल गुणों वाले नए पदार्थ बनाना
  • designing control systems for swarms of autonomous drones that treat the swarm’s collective state as a point on a manifold
  • modeling the “shape” of financial markets to identify systemic risks
  • गेमिंग और प्रशिक्षण सिमुलेशन के लिए गैर-यूक्लिडियन ज्यामितियों के साथ आभासी वास्तविकता वातावरण बनाना
  • नेटवर्क स्टेट स्पेस को मैनिफोल्ड के रूप में देखकर नेटवर्क रूटिंग प्रोटोकॉल को अनुकूलित करना।
  • संरचनात्मक स्थानों का मॉडलिंग करके प्रोटीन तह विश्लेषण के लिए नई विधियों का विकास करना।
  • उच्च-आयामी मैनिफोल्ड की ज्यामिति पर आधारित उन्नत क्रिप्टोग्राफिक प्रणालियों का डिजाइन तैयार करना
संबंधित विषय: मैनिफोल्ड, टोपोलॉजी, डिफरेंशिएबल स्ट्रक्चर, एटलस, चार्ट, यूक्लिडियन स्पेस, कैलकुलस, ज्यामिति।

ऐतिहासिक संदर्भ

अवकलनीय मैनिफोल्ड (ज्यामिति)

1827
1829
1850
1854
1854
1895
1899
1822
1828
1848
1850
1854
1884
1896
1900

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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