实射影空间
数学中,实射影空间(real projective space),记作 RPn,是 Rn+1 中的直线组成的射影空间。它是一个 n 维紧光滑流形,也是格拉斯曼流形的一个特例。
构造
与所有射影空间一样,RPn 是通过取 Rn+1 − {0} 在等价关系 x ∼ λx 对所有实数 λ ≠ 0 下的商空间。对所有 x 属于 Rn+1 − {0},总可找到一个 λ 使得t λx 的范数为 1。恰好有相差一个符号的两个这样的 λ。
故 RPn 也可通过将 Rn+1 中单位 n-维球面 Sn 的对径点等同起来得到。
进一步我们限制在 Sn 的上半球面,仅将边界赤道上的对径点等同。这说明 RPn 闭 n-维圆盘 Dn 将边界 ∂Dn = Sn−1 上的对径点等同。
低维例子
也成为实射影直线,拓扑等价于圆周。
称为实射影平面。
(微分同胚)是 SO(3),从而有一个群结构;覆叠映射
是一个群映射
,这里 Spin(3)是 SO(3) 的万有覆叠李群。
拓扑
n-维球面的对径映射(将 x 送到 -x)生成 Sn 上一个 Z2 群作用。上已提到,这个作用的轨道空间是 RPn。这个作用恰是一个覆叠空间作用,使 Sn 成为 RPn 的二重复叠。因为对 n ≥ 2,Sn 是单连通的,它们在此情形也是万有覆叠。从而当 n > 1 时,RPn 的基本群是 Z2(当 n=1 基本群是 Z 因为同胚于 S1)。基本的一个生成元是连接 Sn 中一组对径点的曲线投影到 RPn 上的闭曲线。
点集拓扑
n-维射影空间的一些性质:
1-维射影空间同胚与圆周。
2-维射影空间不能嵌入 R3。但可以嵌入 R4 以及浸入 R3。
n-维射影空间事实上同胚于 R(n+1)2 中所有迹为 1 的对称 (n+1)×(n+1) 幂等线性变换组成的子流形。
n-维射影空间是紧连通空间,基本群同构于 2 阶循环群(从 n-维球面到 n-维射影空间的商映射是 n-维射影射影空间被一个道路连通空间的二重复叠)。
同伦群
的高次同伦群恰好是
的高阶同伦群,有纤维化的同伦长正合序列得出。
确切地,这个纤维丛是