“设 $F:M^m\to N^n$ 是无边界光滑流形之间的光滑映射。若 $p\in M$ 处的微分 $dF p$ 不是满射,则称 $p$ 为临界点;否则称为正则点。点 $y\in N$ 称为正…”
形式陈述 ​
设
都是满射,则称
常秩定理给出淹没的局部投影形:每个
因此每个充分小的陪域邻域都有光滑局部截面,例如在这些坐标中令后
本页采用无边界版本。若定义域有边界,仅要求
直觉
淹没表示陪域的每个无穷小方向都能由定义域中的某个速度实现。定义域可以有额外方向,但这些方向落入
它与光滑浸入容易因同一个秩字眼混淆。浸入要求秩等于定义域维数,因而不能压扁输入;淹没要求秩等于陪域维数,因而不会漏掉输出。当维数相等,两项条件都等于 Jacobian 可逆,局部行为升级为微分同胚。
淹没是局部陈述。纤维可以随基点以非平凡方式缠绕,局部截面也可能绕一圈后无法闭合;只有再加适当性等全局条件,才会得到局部平凡纤维丛之类更强结论。
例子与边界
坐标投影
的 Jacobian 为
秩恒为
圆柱到圆周的投影
函数
推论与应用
淹没的每个纤维在局部坐标中由
这一本地事实是正则水平集定理的核心。若只要求某个指定纤维上的点满足满射,就得到正则值语言,而无需把
若
在约束问题中,满秩约束映射使可行集的切空间等于 Jacobian 的核;在商空间与群作用中,轨道投影若为淹没,则陪域获得可控的光滑结构。这些应用共同利用的是输出方向可提升,而不是映射本身可逆。
参考资料
- John M. Lee, Introduction to Smooth Manifolds, 2nd ed., Springer, 2013, Ch. 4, submersions and local sections.
- Loring W. Tu, An Introduction to Manifolds, 2nd ed., Springer, 2011, Ch. 11, rank theorem and submersions.
- Morris W. Hirsch, Differential Topology, Springer, 1976, Ch. 1, submersions and fiber structure.