什麼是代數拓撲,什麼是拓撲空間?

2022-11-06 05:21:51 字數 5793 閱讀 2023

1樓:小松部落格

代數拓撲

algebraictopology

拓撲學中主要用代數工具解決問題的分支。它的前身是組合拓撲,組合拓撲的奠基人是h.龐加萊,2023年他建立了單純同調群即可三角剖分的空間(多面體)的同調群,引進了重要的拓撲不變數貝蒂數及撓係數。

j.w.亞歷山大在2023年證明了貝蒂數和撓係數是同胚不變數,單純同調群是同胚不變數。

同時龐加萊還引進了復形的基本群。2023年他給出了龐加萊猜想,即每個單連通的閉的可定向的三維流形同胚於三維球面,這個猜想後被推廣為每個單連通的閉的n維流形,如果具有n維球s的貝蒂數和撓係數,它就同胚於s。龐加萊猜想尚未被證明。

推廣了的龐加萊猜想,對於n≥5的情形,為s.斯梅爾於2023年證明,對n=4的情形,為m.h.

弗裡德曼於2023年所證明。龐加萊是企圖利用同調群和基本群對三維流形進行同胚分類,但亞歷山大在2023年指出存在不同胚的三維流形,它們有同構的同調群和基本群。20世紀20年代s.

萊夫謝茨和亞歷山大發展了同調論,得到了霍普夫不變數,證明了萊夫謝茨不動點定理,亞歷山大對偶定理。20世紀初引進了一般空間的同調群。2023年e.

切赫上同調群產生。2023年s.艾倫伯格定義了奇異同調群且用艾倫伯格-斯廷羅德公理把各種同調群統一起來,建立了同調理論。

在同倫論方面w.赫維茨定義了同倫群。j.

h.c.懷特赫德把研究物件推廣到cw復形。

2023年n.e.斯廷羅德在障礙理論中定義了斯廷羅德平方運算。

2023年j.-p.塞爾對纖維叢引進了譜序列,在同倫群的計算方面取得不少成就。

此外紐結問題也進一步發展成為思維合痕和嵌入問題。

2樓:

代數拓撲的經典應用包括:

brouwer不動點定理:每個從n維圓盤到自身的連續對映存在一個不動點。

n維球面可以有一個無處為0的連續單位向量場當且僅當n是奇數。(對於n=2,這有時被稱為"毛球定理"。)

borsuk-ulam定理:任何從n維球面到歐氏n維空間的對映至少將一對對角點對映到同一點。

任何自由群的子群是自由的。這個結果很有意思,因為該命題是純代數的而最簡單的證明卻是拓撲的。也就是說,任何自由群g可以實現為圖x的基本群。

覆蓋空間的主定理告訴我們每個g的子群h是某個x的覆蓋空間y的基本群;但是每個這樣的y又是一個圖。所以其基本群h是自由的。

代數拓撲中最著名的未解決的幾何問題是龐家萊猜想,它可能已經由grigori perelman所解決。同倫理論領域包含了很多懸疑,最著名的有表述球面的同倫群的正確方式。

什麼是拓撲空間?

3樓:夏輝

拓撲結構,是在計算機網路中引用拓撲學中研究與大小、形狀無關的點、線關係的方法,把網路中的計算機和通訊裝置抽象為一個點,把傳輸介質抽象為一條線,由點和線組成的幾何圖形就是計算機網路的拓撲結構。

請問學習拓撲學(點集拓撲、代數拓撲、微分拓撲)要什麼基礎?

4樓:匿名使用者

點集拓撲 理論上基本不需要什麼前置基礎的,但是懂點 數分、實變、高代會很有幫助

代數拓撲 微分拓撲的級別遠大於 點集拓撲

代數拓撲的話 前提是要非常熟悉 高等代數和抽象代數 以及點集拓撲,這些可能還不太夠,往細了去可能還需要 對 galois理論和 交換代數、代數幾何有一定的基礎。本科階段的抽象代數貌似不夠。

解析幾何和微分幾何(你應該說的是本科的微分幾何,也就是19世紀及以前的微分幾何)什麼的,理論上是不需要的,但是懂了會有所幫助。

微分拓撲,跟代數拓撲有較大的差別,需要初步微分幾何作前置,最好還要會點實分析和複分析的內容(理論上是不需要的,但是會了會很有幫助,因為很多特殊的例子都是通過歐氏空間的情況來理解的),當然,跟代數拓撲一樣,也要有一定的代數基礎,特別是張量方面(本科的抽象代數可能不太夠,所以學代數拓撲和微分拓撲之前最好先學完交換代數的課程)。另外,懂點泛函的基礎知識也會很有幫助的。

代數拓撲和微分拓撲前最好能有點 數論基礎,尤其是代數拓撲,會很有幫助。但不是必要的。

5樓:

點集拓撲不需要任何基礎,代數拓撲最好學過抽象代數和同調代數,微分拓撲最好先修古典微分幾何和微分流形。

模糊拓撲與一般拓撲學是什麼

6樓:數星星的少年

一般拓撲學:

用點集的方法研究拓撲不變數的拓撲分支。它的前身是點集拓撲學。

而模糊拓撲是模糊數學裡面的,是研究現實世界中許多界限不分明甚至是很模糊的問題的數學工具。

7樓:匿名使用者

模糊拓撲是一般拓撲的推廣

dna複製的拓撲性質是什麼?

8樓:小灰馬

在通常的平面幾何裡,把平面上的一個圖形搬到另一個圖形上,如果完全重合,那麼這兩個圖形叫做全等形。但是,在拓撲學裡所研究的圖形,在運動中無論它的大小或者形狀都發生變化。在拓撲學裡沒有不能彎曲的元素,每一個圖形的大小、形狀都可以改變。

例如,前面講的尤拉在解決哥尼斯堡七橋問題的時候,他畫的圖形就不考慮它的大小、形狀,僅考慮點和線的個數。這些就是拓撲學思考問題的出發點。

在拓撲學裡不討論兩個圖形全等的概念,但是討論拓撲等價的概念。比如,儘管圓和方形、三角形的形狀、大小不同,在拓撲變換下,它們都是等價圖形。左圖的三樣東西就是拓撲等價的,換句話講,就是從拓撲學的角度看,它們是完全一樣的。

在一個球面上任選一些點用不相交的線把它們連線起來,這樣球面就被這些線分成許多塊。在拓撲變換下,點、線、塊的數目仍和原來的數目一樣,這就是拓撲等價。一般地說,對於任意形狀的閉曲面,只要不把曲面撕裂或割破,他的變換就是拓撲變幻,就存在拓撲等價。

應該指出,環面不具有這個性質。比如像左圖那樣,把環面切開,它不至於分成許多塊,只是變成一個彎曲的圓桶形,對於這種情況,我們就說球面不能拓撲的變成環面。所以球面和環面在拓撲學中是不同的曲面。

直線上的點和線的結合關係、順序關係,在拓撲變換下不變,這是拓撲性質。在拓撲學中曲線和曲面的閉合性質也是拓撲性質。

拓撲異構酶(topoisomerase):通過切斷dna的一條或兩條鏈中的磷酸二酯鍵,然後重新纏繞和封口來改變dna連環數的酶。拓撲異構酶ⅰ、通過切斷dna中的一條鏈減少負超螺旋,增加一個連環數。

某些拓撲異構酶ⅱ也稱為dna促旋酶。

dna拓撲異構酶 dna topoisomerase 為催化dna拓撲學異構體相互轉變的酶之總稱。催化dna鏈斷開和結合的偶聯反應,為了分析體外反應機制,用環狀dna為底物。在閉環狀雙鏈dna的拓撲學轉變中,要暫時的將dna的一個鏈或兩個鏈切斷,根據異構體化的方式而分為二個型。

切斷一個鏈而改變拓撲結構的稱為ⅰ型拓撲異構酶(top- oisomeraseⅰ),通過切斷二個鏈來進行的稱為ⅱ型拓撲異構酶(topoisomeraseⅱ)。屬於ⅰ型的拓撲異構酶,有大腸桿菌的ω蛋白(ω-protein,由分子量11萬的單個多肽鏈所成)及各種真核細胞中存在的切斷-結合酶(nicking-closing enzyme,分子量約6萬5千—7萬的及分子量約10萬的)。ⅱ型拓撲異構酶,有存在於細菌中的dna促旋酶、噬菌體t4的拓撲異構酶ⅱ以及真核細胞中依賴atp的拓撲異構酶ⅱ等。

另外,噬菌體λ的irt基因產物和噬菌體φx174的基因a的產物等也具有切斷—結合酶的活性,可認為是拓撲異構酶之一種。ⅰ型拓撲異構酶不需要atp的能量而催化異構體化,作為反應的中間產物,在原核生物來說是遊離型的5′-oh末端扣3′-磷酸末端與酶形成共價鍵,而真核生物是3′-oh末端5′-磷酸末端與酶形成共價鍵。此酯鍵中所貯存的能量,可能在切斷端的再結合上起著作用。

ⅰ型拓撲異構化酶催化的反應有下列各種:使超螺旋dna在每一切斷—結合反應中,使l數(參見dna拓撲學異構體)發生一種變化,即鬆弛(relaxation)(圖1)。將互補的單鏈環狀dna轉變成具有螺旋結構的雙鏈環狀dna(圖 2),使單鏈dna打結(topological knot)或解結(圖3)。

另外在二個環狀雙鏈dna一個分子的一個鏈切斷時,形成鏈環狀二聚體的分子(ca-tenane)。在ⅱ型拓撲異構酶中,dna促旋酶可單獨催化閉環狀dna產生超螺旋,這是獨特的。其它二個型的酶,除可使超螺旋鬆弛也需要atp的能量外,還可催化促旋酶的催化反應。

真核細胞的拓撲異構酶ⅰ,參與核小體的形成,細菌的ω蛋白參與轉錄和某種轉位子的插入。促旋酶和t4拓撲異構酶ⅱ參與dna的複製和轉錄過程。

9樓:匿名使用者

舉例來說,在通常的平面幾何裡,把平面上的一個圖形搬到另一個圖形上,如果完全重合,那麼這兩個圖形叫做全等形。但是,在拓撲學裡所研究的圖形,在運動中無論它的大小或者形狀都發生變化。在拓撲學裡沒有不能彎曲的元素,每一個圖形的大小、形狀都可以改變。

例如,前面講的尤拉在解決哥尼斯堡七橋問題的時候,他畫的圖形就不考慮它的大小、形狀,僅考慮點和線的個數。這些就是拓撲學思考問題的出發點。

在拓撲學裡不討論兩個圖形全等的概念,但是討論拓撲等價的概念。比如,儘管圓和方形、三角形的形狀、大小不同,在拓撲變換下,它們都是等價圖形。左圖的三樣東西就是拓撲等價的,換句話講,就是從拓撲學的角度看,它們是完全一樣的。

在一個球面上任選一些點用不相交的線把它們連線起來,這樣球面就被這些線分成許多塊。在拓撲變換下,點、線、塊的數目仍和原來的數目一樣,這就是拓撲等價。一般地說,對於任意形狀的閉曲面,只要不把曲面撕裂或割破,他的變換就是拓撲變幻,就存在拓撲等價。

應該指出,環面不具有這個性質。比如像左圖那樣,把環面切開,它不至於分成許多塊,只是變成一個彎曲的圓桶形,對於這種情況,我們就說球面不能拓撲的變成環面。所以球面和環面在拓撲學中是不同的曲面。

直線上的點和線的結合關係、順序關係,在拓撲變換下不變,這是拓撲性質。在拓撲學中曲線和曲面的閉合性質也是拓撲性質。

拓撲異構酶(topoisomerase):通過切斷dna的一條或兩條鏈中的磷酸二酯鍵,然後重新纏繞和封口來改變dna連環數的酶。拓撲異構酶ⅰ、通過切斷dna中的一條鏈減少負超螺旋,增加一個連環數。

某些拓撲異構酶ⅱ也稱為dna促旋酶。

dna拓撲異構酶 dna topoisomerase 為催化dna拓撲學異構體相互轉變的酶之總稱。催化dna鏈斷開和結合的偶聯反應,為了分析體外反應機制,用環狀dna為底物。在閉環狀雙鏈dna的拓撲學轉變中,要暫時的將dna的一個鏈或兩個鏈切斷,根據異構體化的方式而分為二個型。

切斷一個鏈而改變拓撲結構的稱為ⅰ型拓撲異構酶(top- oisomeraseⅰ),通過切斷二個鏈來進行的稱為ⅱ型拓撲異構酶(topoisomeraseⅱ)。屬於ⅰ型的拓撲異構酶,有大腸桿菌的ω蛋白(ω-protein,由分子量11萬的單個多肽鏈所成)及各種真核細胞中存在的切斷-結合酶(nicking-closing enzyme,分子量約6萬5千—7萬的及分子量約10萬的)。ⅱ型拓撲異構酶,有存在於細菌中的dna促旋酶、噬菌體t4的拓撲異構酶ⅱ以及真核細胞中依賴atp的拓撲異構酶ⅱ等。

另外,噬菌體λ的irt基因產物和噬菌體φx174的基因a的產物等也具有切斷—結合酶的活性,可認為是拓撲異構酶之一種。ⅰ型拓撲異構酶不需要atp的能量而催化異構體化,作為反應的中間產物,在原核生物來說是遊離型的5′-oh末端扣3′-磷酸末端與酶形成共價鍵,而真核生物是3′-oh末端5′-磷酸末端與酶形成共價鍵。此酯鍵中所貯存的能量,可能在切斷端的再結合上起著作用。

ⅰ型拓撲異構化酶催化的反應有下列各種:使超螺旋dna在每一切斷—結合反應中,使l數(參見dna拓撲學異構體)發生一種變化,即鬆弛(relaxation)(圖1)。將互補的單鏈環狀dna轉變成具有螺旋結構的雙鏈環狀dna(圖 2),使單鏈dna打結(topological knot)或解結(圖3)。

另外在二個環狀雙鏈dna一個分子的一個鏈切斷時,形成鏈環狀二聚體的分子(ca-tenane)。在ⅱ型拓撲異構酶中,dna促旋酶可單獨催化閉環狀dna產生超螺旋,這是獨特的。其它二個型的酶,除可使超螺旋鬆弛也需要atp的能量外,還可催化促旋酶的催化反應。

真核細胞的拓撲異構酶ⅰ,參與核小體的形成,細菌的ω蛋白參與轉錄和某種轉位子的插入。促旋酶和t4拓撲異構酶ⅱ參與dna的複製和轉錄過程。

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