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» 同相写像

同相写像

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

(画像はイメージです)

同相写像とは、連続な逆関数を持つ2つの位相空間間の連続関数のことです。このような関数が存在する場合、2つの位相空間は同相であると言われます。位相的な観点から見ると、同相な空間は同一です。この概念は、コーヒーカップをドーナツに変えるなど、物体が破れたり接着されたりすることなく、別の物体に引き伸ばされたり、曲げられたり、変形したりできるという考え方を捉えています。

より厳密には、2 つの位相空間 [latex](X, tau_X)[/latex] と [latex](Y, tau_Y)[/latex] の間の関数 [latex]f: X to Y[/latex] は、全単射であり、連続であり、その逆関数 [latex]f^{-1}: Y to X[/latex] も連続である場合に同相写像となります。逆関数も連続でなければならないという条件は重要です。たとえば、[latex]f(t) = (cos(t), sin(t))[/latex] で定義される関数 [latex]f: [0, 2pi) to S^1[/latex] は、半開区間から円への連続な全単射ですが、その逆関数は点 (1,0) で連続ではないため、同相写像ではありません。同相写像は、すべての位相空間のクラス上の同値関係です。結果として得られる同値類は同相類と呼ばれます。位相幾何学における中心的な問題は、与えられた2つの位相空間が同相であるかどうかを判定することです。そのためには、位相幾何学者は位相不変量、つまり同相写像の下で保存される空間の性質を見つけます。2つの空間が不変量を共有しない場合、それらは同相ではありません。位相不変量の例としては、連結性、コンパクト性、基本群などがあります。

UNESCO Nomenclature: 1209
トポロジー

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • レオンハルト・オイラーのグラフ理論と多面体に関する研究
  • アウグスト・フェルディナント・メビウスによるメビウスの帯の発見
  • フェリックス・クラインのエアランゲン・プログラム
  • コーシーとワイエルシュトラスによる連続関数の展開

アプリケーション

  • 幾何学的オブジェクトの分類
  • 結び目理論
  • トポロジーデータ解析
  • コンピュータグラフィックスと3Dモデリング
  • ロボット工学と動作計画

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:同相写像、連続変形、位相同値性、ドーナツ、コーヒーマグ、位相不変量、全単射、連続関数。

歴史的背景

同相写像

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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