收縮與不動點
首先來觀察收縮的定義:
我們先考察內射的性質,有l(wèi)emma:
證明如下:
簡單的將內射和收縮結合看即可。 接下來主要觀察有關S1的性質,首先有非收縮定理:
證明如下:
這條定理看似簡單,實則會在之后的定理和復雜圖形中發(fā)揮一定的作用。 接下來觀察一個非常重要的lemma
第一部分證明如下:
其中誘導出的映射由商映射的定理22.2可以得出。 交換圖如圖
定理22.2如下圖:
g即是我們需要的k。 第二部分證明如下:
第三部分證明如下:
第三部分都與第一部分證明類似,都是利用商映射的性質。 那么通過此定理,我們可以得到一個推論:
證明其不是零倫的我們只需要證明這兩個映射誘導同態(tài)不是平凡同態(tài)就可以了(定理55.3),這時對于第一個內射,我們只要找一個收縮來證明題目中映射的誘導同態(tài)是單射即可(定理55.1)。而對于第二個,誘導同態(tài)是恒等同態(tài),自然是單射。 找到的收縮如下:
接下來觀察一個有意思的定理:
首先解釋一下什么叫向量場和非蛻化:
證明如下:
這是示意圖。其中最后一個矛盾用到了定理55.4. 于是乎,我們有著名的圓盤的Brouwer不動點定理:
證明思路也很簡單,利用定理55.5和反證法:
(ps:感覺munkres書上證明有點問題,按下不表) 實際上不僅對二維平面上成立,對任意n維都有Brouwer不動點定理。 接下來我們觀察上述定理在矩陣中的應用:
該推論重點就是將矩陣A看成一個三維空間的線性變換來考慮。實際上,只要A是任何一個n維的正實數矩陣,它均有一個正的實特征值,證明方法與上述幾乎一摸一樣。
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