Nakahara Definition 5.3:子流形。完整条件以所列原文节点为准;不将同框中作为前提提及的概念视为被定义。

词性:名词

已登记的原文定义

Nakahara · second-edition-local · §5.2.7 · PDF 第207页

Definition 5.3. (Immersion, submanifold, embedding) Let  $f: M \to N$  be a smooth map and let  $\dim M \leq \dim N$ .

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Nakahara · second-edition-local · §5.2.7 · PDF 第207页

(a) The map  $f$  is called an immersion of  $M$  into  $N$  if  $f_{*}: T_{p}M \to T_{f(p)}N$  is an injection (one to one), that is  $\operatorname{rank} f_{*} = \dim M$ .
(b) The map  $f$  is called an **embedding** if  $f$  is an injection and an immersion. The image  $f(M)$  is called a **submanifold** of  $N$ . [In practice,  $f(M)$  thus defined is diffeomorphic to  $M$ .]

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Nakahara · second-edition-local · §5.2.7 · PDF 第207页 · 定义续文(环境外解释或示例)

If  $f$  is an immersion,  $f^{*}$  maps  $T_{p}M$  isomorphically to an  $m$ -dimensional vector subspace of  $T_{f(p)}N$  since  $\mathrm{rank}f_{*} = \dim M$ . From theorem 2.1, we also find  $\ker f_{*} = \{0\}$ . If  $f$  is an embedding,  $M$  is diffeomorphic to  $f(M)$ . Examples will clarify these rather technical points. Consider a map  $f: S^1 \to \mathbb{R}^2$  in figure 5.11(a). It is an immersion since a one-dimensional tangent space of  $S^1$  is mapped by  $f_{*}$  to a subspace of  $T_{f(p)}\mathbb{R}^2$ . The image  $f(S^1)$  is not a submanifold of  $\mathbb{R}^2$  since  $f$  is not an injection. The map  $g: S^1 \to \mathbb{R}^2$  in figure 5.11(b) is an embedding and  $g(S^1)$  is a submanifold of  $\mathbb{R}^2$ . Clearly, an embedding is an immersion although the converse is not necessarily true. In the previous section, we occasionally mentioned the embedding of  $S^n$  into  $\mathbb{R}^{n + 1}$ . Now this meaning is clear; if  $S^n$  is embedded by  $f: S^n \to \mathbb{R}^{n + 1}$  then  $S^n$  is diffeomorphic to  $f(S^n)$ .

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在结束本节之前,我们给出流形的子流形(submanifold)的定义,并在此澄清嵌入的含义。

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