Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

А.Н.Шерстнев - Математический анализ

..pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.83 Mб
Скачать

(iii). pUSTX (X ) | SEMEJSTWO WSEH f -MNOVESTW I Z = S X | IH OB_EDI- NENIE. w SILU (ii) W Z KORREKTNO OPREDELENA STRUKTURA SOWER[ENNO UPORQDO- ^ENNOGO MNOVESTWA (x y W Z OZNA^AET, ^TO x y W PODHODQ]EM f-MNOVESTWE

X ).

(iv). mNOVESTWO Z QWLQETSQ f-MNOVESTWOM.

dEJSTWITELXNO, WO-PERWYH, 8x 2 Z 9 (x 2 X ) ) x = f (En(,; x)), TAK KAK X f -MNOVESTWO, A W SILU (iii) PROMEVUTOK (,; x) W X SOWPADAET S PROME- VUTKOM (,; x) W Z.

wO-WTORYH, Z QWLQETSQ WPOLNE UPORQDO^ENNYM MNOVESTWOM. dEJSTWITELX- NO, PUSTX X | NEPUSTOE PODMNOVESTWO MNOVESTWA Z. ~TOBY POKAZATX ^TO X OBLADAET NAIMENX[IM \LEMENTOM, WWEDEM \LEMENTY a | NAIMENX[IE \LE- MENTY MNOVESTW X \ X (W SLU^AE, ESLI X \ X 6= ; ). dOSTATO^NO POKAZATX, ^TO NAIMENX[IM \LEMENTOM OBLADAET (SOWER[ENNO UPORQDO^ENNOE) MNOVESTWO (a ). zAFIKSIRUEM \LEMENT a 0 . eSLI a 0 | NE NAIMENX[IJ \LEMENT SEMEJ-

STWA (a ), TO NAJDETSQ INDEKS TAKOJ, ^TO a < a 0 , A ZNA^IT X nX 0 =6 ;. w SILU (ii) X 0 X , A TEPERX W SILU (i) 9b 2 Z (X 0 = (,; b)). pO\TOMU fa j a < a 0 g X 0 . tAK KAK X 0 WPOLNE UPORQDO^ENO, (a ) OBLADAET NAI-

MENX[IM \LEMENTOM.

(v). pO POSTROENI@ Z QWLQETSQ NAIBOLX[IM (OTNOSITELXNO PORQDKA, OPRE- DELQEMOGO WKL@^ENIEM) f-MNOVESTWOM W E.

(vi). uSTANOWIM W ZAKL@^ENIE, ^TO Z = E. (|TO ZAWER[AET DOKAZATELXSTWO TEOREMY.)

pUSTX, NAPROTIW, EnZ =6 ; I a = f(EnZ) 2 EnZ). oPREDELIM OTNO[ENIE PORQDKA 0 W MNOVESTWE Z [ fag SLEDU@]IM OBRAZOM:

x 0 y, ESLI x; y 2 Z I x y, 8x 2 Z (x 0 a).

tOGDA Z [ fag WPOLNE UPORQDO^ENO. pRI \TOM Z = (,; a) I f(En(,; a)) = f (EnZ) = a:

iTAK, Z [ fag | f-MNOVESTWO. |TO, ODNAKO, PROTIWORE^IT TOMU, ^TO Z | NAIBOLX[EE f-MNOVESTWO. >

10. s PONQTIEM POLNOGO PORQDKA SWQZANO SLEDU@]EE OBOB]ENIE IZWESTNOGO PRINCIPA MATEMATI^ESKOJ INDUKCII.

[pRINCIP TRANSFINITNOJ INDUKCII]. pUSTX (E; ) | WPOLNE UPORQDO^EN-

NOE MNOVESTWO, I EGO PODMNOVESTWO A OBLADAET SWOJSTWAMI:

(1) NAIMENX[IJ \LEMENT MNOVESTWA E PRINADLEVIT A,

471

(2)DLQ PROIZWOLXNOGO x 2 E IZ PRINADLEVNOSTI MNOVESTWU A KAVDOGO \LEMENTA y < x SLEDUET, ^TO x 2 A.

tOGDA A=E.

pUSTX, NAPROTIW, Ac =6 ;, I b | NAIMENX[IJ \LEMENT Ac. tOGDA 8y < b (y 2 A) I IZ (2) SLEDUET, ^TO b 2 A | PROTIWORE^IE. >

zAMETIM, ^TO ESLI W MNOVESTWE UVE ZADAN NEKOTORYJ PORQDOK, TO SU]ESTWU- @]IJ PO TEOREME cERMELO POLNYJ PORQDOK S ISHODNYM, WOOB]E GOWORQ, NIKAK NE SWQZAN. pO\TOMU W PRILOVENIQH ^A]E ISPOLXZU@T NE TEOREMU cERMELO, A SLEDU@]EE EE WAVNOE SLEDSTWIE.

11. t E O R E M A [m. cORN]. wSQKOE INDUKTIWNOE MNOVESTWO OBLADAET MAKSIMALXNYM \LEMENTOM.

pUSTX (E; ) INDUKTIWNO I | POLNYJ PORQDOK W E, SU]ESTWU@]IJ PO TEOREME cERMELO, a | NAIMENX[IJ (OTNOSITELXNO ) \LEMENT W E. pOSTROIM INDUKTIWNO MNOVESTWO D.

(1)\LEMENT a OTNESEM W MNOVESTWO D,

(2)ESLI x 2 E I WSE \LEMENTY y < x UVE RASKLASSIFICIROWANY (TO ESTX OTNESENY W D ILI W Dc ), TO PO OPREDELENI@ x 2 D, ESLI x SRAWNIM (OTNOSI- TELXNO ) SO WSEMI \LEMENTAMI MNOVESTWA fz 2 D j z < xg, I x 62D | W PROTIWNOM SLU^AE.

iZ PRINCIPA TRANSFINITNOJ INDUKCII SLEDUET, ^TO UKAZANNYMI USLOWI-

QMI MNOVESTWO D KORREKTNO ZADANO, TO ESTX KAVDYJ \LEMENT x 2 E LIBO OTNESEN W D, LIBO OTNESEN W Dc. pO POSTROENI@ MNOVESTWO D SOWER[ENNO UPORQDO^ENO (OTNOSITELXNO ), PRI^EM

(1)8y 2 Dc 9z 2 D (y NE SRAWNIM S z OTNOSITELXNO ):

fw SAMOM DELE, ESLI (1) NE WYPOLNENO, TO

X fy 2 Dc j 8z 2 D (y SRAWNIM S z OTNOSITELXNO )g 6= ;:

pUSTX y0 | NAIMENX[IJ (OTNOSITELXNO ) \LEMENT MNOVESTWA X. tOGDA SO- GLASNO KONSTRUKCII D (SM. (2)) y0 2 D | PROTIWORE^IE.g

tAK KAK E INDUKTIWNO, MNOVESTWO D OBLADAET MAVORANTOJ b. |TO IS- KOMYJ MAKSIMALXNYJ \LEMENT E. (eSLI, NAPROTIW, SU]ESTWUET c > b, TO 8z 2 D (z < c), TAK ^TO, W ^ASTNOSTI, c SRAWNIM (OTNOSITELXNO ) SO WSE- MI \LEMENTAMI MNOVESTWA D. pO\TOMU (SM. (1)) c 2 D I, SLEDOWATELXNO, c b | PROTIWORE^IE.) >

472

tEOREMA cORNA BYLA POLU^ENA KAK SLEDSTWIE AKSIOMY WYBORA. nA SAMOM DELE \TI DWA UTWERVDENIQ \KWIWALENTNY:

12.uTWERVDENIE TEOREMY cORNA \KWIWALENTNO AKSIOME WYBORA.

pOKAVEM, ^TO IZ UTWERVDENIQ TEOREMY cORNA SLEDUET AKSIOMA WYBORA. pUSTX E | PROIZWOLXNOE MNOVESTWO I A | PROIZWOLXNOE SEMEJSTWO EGO NE- PUSTYH PODMNOVESTW. tREBUETSQ DOKAZATX, ^TO 9f : A ! E 8a 2 A (f(a) 2 a). mY DOKAVEM UTWERVDENIE DLQ SLU^AQ A = A(E) P(E)nf;g. tOGDA ISKOMAQ FUNKCIQ POLU^ITSQ KAK OGRANI^ENIE POSTROENNOJ FUNKCII WYBORA NA A .

pUSTX Z | SEMEJSTWO WSEH NEPUSTYH PODMNOVESTW MNOVESTWA E, OBLADA@- ]IH NUVNYM NAM SWOJSTWOM:

8X 2 Z 9fX : A(X) ! X 8a 2 A(X ) (fX (a) 2 a):

sEMEJSTWO Z 6= ; (ONO SODERVIT ODNO\LEMENTNYE PODMNOVESTWA MNOVESTWA E). pUSTX | SEMEJSTWO WSEH FUNKCIJ WYBORA, UDOWLETWORQ@]IH (2). bUDEM

S^ITATX, ^TO fX gY (fX ; gY 2 ), ESLI X Y I 8Z X (fX (Z) = gY (Z)). tOGDA | OTNO[ENIE PORQDKA W (!!). uBEDIMSQ, ^TO INDUKTIWNO. pUSTX

(fXi )i2I | SOWER[ENNO UPORQDO^ENNOE PODMNOVESTWO . tOGDA FUNKCIQ fX ,

OPREDELENNAQ DLQ MNOVESTWA

X =

Xi

RAWENSTWOM

 

iS2I

fX (a) = fXi (a); ESLI a 2 A(Xi);

QWLQETSQ MAVORANTOJ . tEPERX W SILU UTWERVDENIQ TEOREMY cORNA OBLADAET MAKSIMALXNYM \LEMENTOM fA . oSTALOSX LI[X USTANOWITX, ^TO A = E. pUSTX, NAPROTIW, 9x 2 EnA. rASSMOTRIM MNOVESTWO X A [ fxg I OPREDELIM FUNKCI@ f : A(X) ! X RAWENSTWOM:

fA(Y );

ESLI x 62Y ,

f(Y ) = fxg;

ESLI x 2 Y .

f | FUNKCIQ WYBORA DLQ SEMEJSTWA A(X), PRI^EM• f j A(A) = fA. iTAK, fA < f, ^TO PROTIWORE^IT MAKSIMALXNOSTI fA: >

13. ~ASTO WSTRE^A@TSQ SITUACII, KOGDA PRIHODITSQ SRAWNIWATX MNOVESTWA PO KOLI^ESTWU \LEMENTOW W NIH SODERVA]IHSQ. dLQ DWUH MNOVESTW E I F BUDEM PISATX CardE Card F (SOOTWETSTWENNO Card E > Card F ), ESLI SU]ESTWUET IN_EKCIQ f : F ! E (SOOTWETSTWENNO SU]ESTWUET IN_EKCIQ f : F ! E, NO NE SU]ESTWUET IN_EKCII IZ E W F). sLEDU@]EE UTWERVDENIE GLASIT, ^TO DLQ DWUH MNOVESTW IMEET MESTO ODNO IZ TREH: LIBO Card E > Card F , LIBO CardF > CardE, LIBO E I F RAWNOMO]NY (W \TOM SLU^AE PI[EM Card E = Card F ):

473

14. u P R A V N E N I E. pUSTX E I F | DWA MNOVESTWA, PRI^EM SU]ESTWU@T

IN_EKCII f : E ! F I g :

F ! E. tOGDA E I F RAWNOMO]NY. fuKAZANIE:

RASSMOTRETX MNOVESTWO A

 

1 An, GDE A0 = Eng(F ); An g f (An

,

1) (n 2

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

N). uBEDITXSQ, ^TO OTOBRAVENIES

 

 

 

 

h(x)

f (x);

ESLI x 2 A,

 

 

 

 

1

ESLI

 

 

 

 

 

g, (x);

x 2 EnA

 

 

 

 

 

 

 

QWLQETSQ BIEKCIEJ E NA F .g

15. pO OPREDELENI@ CardE = n (n 2 f0g [ N) OZNA^AET, ^TO E | KONE^NOE MNOVESTWO, SOSTOQ]EE IZ n \LEMENTOW; Card E = @0 (SOOTWETSTWENNO CardE @0) OZNA^AET, ^TO E S^ETNO (SOOTWETSTWENNO NE BOLEE ^EM S^ETNO• ); Card E > @0 OZNA^AET, ^TO E NES^ETNO• .

16.u P R A V N E N I E. pUSTX Card E > @0 , Card F @0 I F E. tOGDA

Card(EnF ) = Card E.

17.pUSTX Card I; Card J @0; J = S Ji I PRI KAVDOM i 2 I Card Ji @0. tOGDA Card J Card I. i2I

pUSTX | POLNYJ PORQDOK W I . wOSPOLXZUEMSQ TRANSFINITNOJ INDUKCIEJ.

pUSTX i0 = inf I. pOSTROIM IN_EKCI@

 

 

0 : Ji0

! I TAK, ^TOBY In 0(Ji0 ) BYLO

RAWNOMO]NO I. pUSTX DLQ 2 I UVE POSTROENA IN_EKCIQ

 

 

:

 

Ji

! I ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i<

 

 

PRI^EM

In (

 

Ji) RAWNOMO]NO I. wOZMOVNY DWA SLU^AQ:

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

i<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

J

 

 

SJi . pOLOVIM

 

 

 

; TOGDA

| IN_EKCIQ IZ

i

Ji W I (PRI

 

 

 

 

 

i<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\TOM In

(

 

 

S

 

 

 

I),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

Ji) RAWNOMO]NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

S

 

 

 

tAK KAK

J

S^ETNO

,

OPREDELIM IN_EKCI@

 

 

 

 

 

 

 

J 6 Ji .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' : J n Ji ! In (

 

Ji):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i<

 

 

 

 

 

i<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zATEM OPREDELIM

IN_EKCI@

 

:

i

Ji ! I,

 

POLAGAQ

 

j

i<

Ji

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j J n

 

 

Ji ' . pRI \TOM

In

 

(

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ji) RAWNOMO]NO I. tEPERX OTOBRAVE-

 

 

i<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NIE

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

GDE

 

 

 

 

 

 

:

 

Ji ! I,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(j)

 

(j),

 

 

= minfi 2 I j

j 2 Jig,

i2I

 

 

 

 

 

ISKOMOJ IN_EKCIEJ IZ J W I.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

QWLQETSQS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

474

pRILOVENIE IV. differencialxnye formy i teorema stoksa

pRILOVENIE SODERVIT KRATKOE WWEDENIE W TEORI@ DIFFERENCIALXNYH FORM, ONO ZAWER[AETSQ WYWODOM OB]EJ FORMULY sTOKSA DLQ CEPEJ. eGO MOVNO RAS- SMATRIWATX KAK \SKIZ SOWREMENNOGO IZLOVENIQ RAZDELA \|LEMENTY INTEGRI- ROWANIQ PO MNOGOOBRAZIQM".

k-LINEJNYE FORMY

1. oTOBRAVENIE f : Rn : : : Rn ! R (GDE Rn : : : Rn = Rnk ) NAZYWAETSQ k-LINEJNOJ FORMOJ NA Rn , ESLI PRI PROIZWOLXNYH as 2 Rn (s = 1; : : :; j , 1; j + 1; : : :; k) OTOBRAVENIE

x ! f (a1; : : :; aj,1; x; aj+1; : : :; ak)

LINEJNO PRI L@BOM j (1 j k).

2. z A M E ^ A N I E. iZ OB]EGO WIDA LINEJNOJ FORMY W Rn (SM. 72.1{2) SLEDUET, ^TO KAVDAQ k-LINEJNAQ FORMA PREDSTAWIMA W WIDE

(1) f(x1; : : :; xk) = X ci1:::ik xi11 : : :xikk ;

i1;:::;ik

GDE x | -Q KOORDINATA WEKTORA x W EGO RAZLOVENII PO STANDARTNOMU BAZISU

e1; : : :; en, A ci1:::ik | KONSTANTY, ODNOZNA^NO OPREDELQEMYE FORMOJ f (1 is n; 1 s k).

dEJSTWITELXNO, PODSTAWLQQ WYRAVENIQ x = Px e ( = 1; : : :; k) W LEWU@ ^ASTX (1) I POLXZUQSX LINEJNOSTX@ f PO KAVDOMU ARGUMENTU, POLU^IM PRAWU@ ^ASTX (1), GDE ci1:::ik = f (ei1 ; : : :; eik ): >

3. w MNOVESTWE WSEH k-LINEJNYH FORM NA Rn ESTESTWENNO WWODITSQ STRUK- TURA WEKTORNOGO PROSTRANSTWA. oNO OBOZNA^AETSQ T k(Rn) ILI Tk ; k-LINEJNYE FORMY, KAK \LEMENTY PROSTRANSTWA T k, NAZYWA@TSQ TAKVE KOWARIANTNYMI k-TENZORAMI. w ^ASTNOSTI, LINEJNYE FORMY, KAK \LEMENTY PROSTRANSTWA T1 =

L(Rn; R) NAZYWA@TSQ KOWEKTORAMI.

wNE[NIE FORMY

4. k-LINEJNAQ FORMA f NA Rn NAZYWAETSQ WNE[NEJ, ESLI

f(x (1); : : :; x (k)) = "( )f(x1; : : :; xk);

475

GDE "( ) (= 1) | SIGNATURA PERESTANOWKI

=

1

: : :

k

. wSQKAQ

(1)

: : :

(k)

n

 

 

 

LINEJNAQ FORMA NA R

| 1-LINEJNAQ WNE[NQQ FORMA.

 

 

 

5.z A M E ^ A N I E. eSLI f | WNE[NQQ FORMA I xi = xj DLQ NEKOTORYH INDEKSOW i I j (i 6= j), TO f(x1; : : :; xk) = 0.

6.pUSTX u1; : : :; uk | LINEJNYE FORMY NA Rn. wNE[NIM PROIZWEDENIEM

\TIH FORM (W UKAZANNOM PORQDKE) NAZYWAETSQ WNE[NQQ k-LINEJNAQ FORMA NA Rn , OPREDELQEMAQ RAWENSTWOM

u1 ^ : : : ^ uk (x1; : : :; xk) = det[ui(xj )]:

7. pUSTX y1; : : :; yn | BAZIS W Rn. bAZIS f1; : : :; fn W L(Rn; R) NAZOWEMDU- ALXNYM K BAZISU y1; : : :; yn , ESLI fi (yj ) = ij (1 i; j n). w ^ASTNOSTI, DLQ STANDARTNOGO BAZISA e1; : : :; en DUALXNYJ BAZIS OBRAZUET SISTEMA dx1; : : :; dxn

DIFFERENCIALOW NEZAWISIMYH PEREMENNYH xi.

8. wSQKAQ WNE[NQQ k-LINEJNAQ FORMA NA Rn PREDSTAWIMA W WIDE

f =

 

ci1:::ikdxi1 ^ : : : ^ dxik

X

ci1:::ik dxi1

^ : : : ^ dxik :

 

X

 

 

 

 

 

i1

<:::<ik

 

 

pREDSTAWIM f W WIDE (1). w \TOM PREDSTAWLENII xjs = dxj (xs). tAK KAK f WNE[NQQ, IMEEM

(2)

ci (1):::i (k) = "( )ci1:::ik :

 

 

 

(oBRATNO, IZ (2) SLEDUET, ^TO f WNE[NQQ.) gRUPPIRUQ ^LENY, OTLI^A@]IESQ

PERESTANOWKOJ INDEKSOW, IMEEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(x1; : : :; xk) =

 

ci1:::ik

(

 

"( )xi1(1) : : :xik(k))

 

P

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

c

 

det[dxim (x )]

 

 

 

 

P

 

i1:::ik

 

 

i1

j

ik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

(Pci1:::ik dx

 

^ : : : ^ dx

)(x1; : : :; xk):

>

oTMETIM SPECIALXNYE SLU^AI WNE[NIH FORM.

 

 

 

9.eSLI k > n, TO WSQKAQ k-LINEJNAQ WNE[NQQ FORMA NA Rn NULEWAQ.

w PREDSTAWLENII P. 8 W \TOM SLU^AE SREDI KAVDOGO NABORA INDEKSOW i1; : : :; ik OBQZATELXNO NAJDETSQ PARA ODINAKOWYH. w SILU P. 5 POLU^AEM TREBUEMOE. >

10. wSQKAQ n-LINEJNAQ WNE[NQQ FORMA NA Rn PREDSTAWIMA W WIDE f = dx1 ^ : : : ^ dxn; 2 R.

476

uMNOVENIE WNE[NIH FORM

11. w MNOVESTWE k(Rn ) WSEH k-LINEJNYH WNE[NIH FORM NA Rn ESTESTWEN- NO WWODITSQ STRUKTURA WE]ESTWENNOGO WEKTORNOGO PROSTRANSTWA. oPREDELIM

E]E ODNU WAVNU@ OPERACI@ NAD WNE[NIMI FORMAMI, NAZYWAEMU@ WNE[NIM UMNOVENIEM. pUSTX f 2 k(Rn ); g 2 s(Rn) I

i i j j

f = Xci1:::ik dx 1 ^ : : : ^ dx k ; g = Xdj1 :::jsdx 1 ^ : : : ^ dx s

| IH KANONI^ESKIE PREDSTAWLENIQ. wNE[NIM PROIZWEDENIEM FORM f I g NA- ZYWAETSQ FORMA f ^ g 2 k+s (Rn), OPREDELQEMAQ RAWENSTWOM

f ^ g

ci1:::ik dj1:::jsdxi1 ^ : : : ^ dxik ^ dxj1 ^ : : : ^ dxjs:

i

<:::<i

j1

<:::<jX k

1

s

oTMETIM SWOJSTWA OPERACII UMNOVENIQ FORM.

12.( f) ^ g = f ^ ( g) = (f ^ g); 2 R,

13.(f + g) ^ h = f ^ h + g ^ h,

14.f ^ g = (,1)ksg ^ f ,

15.(f ^ g) ^ h = f ^ (g ^ h).

p.12,13 O^EWIDNY, PP. 14,15 DOSTATO^NO PROWERITX DLQ \BAZISNYH" FORM

f = dxi1 ^: : :^dxik ; g = dxj1 ^: : :^dxjs ; h = dx`1 ^ : : :^dx`t (i1 < : : : < ik; j1 <

: : : < js; `1 < : : : < `t). s U^ETOM P. 6 IMEEM

(f ^ g) ^ h = (dxi1 ^ : : : ^ dxik ^ dxj1 ^ : : : ^ dxjs)(dx`1 ^ : : : ^ dx`t )

=("dxm1 ^ : : : dxmk+s )(dx`1 : : : ^ dx`t )

=dxi1 ^ : : : ^ dxik ^ dxj1 ^ : : : ^ dxjs ^ dx`1 ^ : : : ^ dx`t

=f ^ (g ^ h);

GDE " | SIGNATURA PERESTANOWKI

i1 : : :

ik j1 : : :

js

m1 : : :

mk mk+1 : : :

mk+s ;

W KOTOROJ m1; m2; : : :; mk+s | INDEKSY NABOROW fi1; : : :; ikg; fj1; : : :; jsg WZQ- TYE W PORQDKE WOZRASTANIQ. iTAK, P. 15 DOKAZAN. sIGNATURA PERESTANOWKI

i1

: : :

ik

j1

: : :

js

 

ks

 

 

 

 

 

j1

: : :

js

i1

: : :

ik

RAWNA (,1)

 

I P. 14 USTANOWLEN.

>

477

zAMENA PEREMENNYH WO WNE[NIH FORMAH

 

 

16. pUSTX

: Rm ! Rn | LINEJNOE

OTOBRAVENIE I f | WNE[NQQ

k-LINEJNAQ FORMA NA Rn . tOGDA RAWENSTWO

 

 

f (x1; : : :; xk ) f ( (x1); : : :; (xk)); xj 2 Rm (1 j k);

OPREDELQET FORMU

f 2 k(Rm).

 

 

 

 

1

: : : k

IMEEM

dLQ L@BOJ PERESTANOWKI = (1)

: : :

(k)

f(x (1); : : :; x (k)) = f ( (x (1)); : : :; (x (k)))

="( )f( (x1); : : :; (xk ))

="( ) f (x1; : : :; xk ): >

17. u P R A V N E N I E. dOKAZATX RAWENSTWO (f ^ g) = ( f ) ^ ( g). fpOKAVITE SNA^ALA, ^TO (dxi1 ^ : : : ^ dxik ) = ( dxi1 ) ^ : : : ^ ( dxik ).g

dIFFERENCIALXNYE FORMY

18. kASATELXNYM PROSTRANSTWOM K EWKLIDOWU PROSTRANSTWU Rn W TO^KE x 2 Rn NAZOWEMPROSTRANSTWO Rn, WSE TO^KI KOTOROGO \OTME^ENY" INDEKSOM x. bUDEM OBOZNA^ATX KASATELXNOE PROSTRANSTWO SIMWOLOM Rnx : KAVDOMU WEKTORU u 2 Rn SOPOSTAWLQETSQ WEKTOR ux 2 Rnx | TOT VE WEKTOR u, OTME^ENNYJ TO^- KOJ x. gOWORQT, ^TO ux | WEKTOR u, PRILOVENNYJ K TO^KE x. pO OPREDELENI@ Rnx NASLEDUET EWKLIDOWU STRUKTURU IZ Rn, TO ESTX W Rnx OPREDELENO SKALQRNOE PROIZWEDENIE hux; vxi hu; vi (u; v 2 Rn).

19. pUSTX U | OTKRYTOE MNOVESTWO W Rn. gOWORQT, ^TO NA MNOVESTWE U

ZADANA DIFFERENCIALXNAQ FORMA ! STEPENI k (ILI, KORO^E, k-FORMA), ESLI OPREDELENO OTOBRAVENIE x 2 U ! !(x) 2 k(Rnx), TO ESTX KAVDOJ TO^KE x 2 U SOPOSTAWLENA NEKOTORAQ k-LINEJNAQ WNE[NQQ FORMA NA KASATELXNOM PROSTRAN- STWE Rnx ; 0-FORMOJ , PO OPREDELENI@, NAZYWAETSQ WSQKAQ FUNKCIQ ! : U ! R.

w SILU P. 8 WSQKAQ k-FORMA NA U Rn IMEET WID

! x ci :::i x dxi1 ^ : : : ^ dxik ; x 2 U;

( ) = X 1 k ( )

GDE dx1; : : :; dxn | BAZIS W PROSTRANSTWE L(Rnx; R), DUALXNYJ K STANDARTNOMU BAZISU e1; : : :; en W Rnx . kO\FFICIENTY ci1:::ik (x) | ^ISLOWYE FUNKCII TO^KI x. eSLI \TI FUNKCII PRINADLEVAT KLASSU Cp(U) (p = 0; 1; : : :; 1), TO ESTX p RAZ NEPRERYWNO DIFFERENCIRUEMY (KLASS C0(U) SOSTOIT IZ NEPRERYWNYH

478

^ISLOWYH FUNKCIJ, ZADANNYH NA U ), TO k-FORMA ! NAZYWAETSQ k-FORMOJ KLASSA Cp. w ^ASTNOSTI, 0-FORMA KLASSA Cp | \TO FUNKCIQ ! 2 Cp(U ).

 

 

 

 

 

 

 

Rn

 

 

 

 

n

 

i

p R I M E R Y

.

20. wSQKAQ

 

FORMA NA

U(

)

IMEET WID

!(x) =

 

ci(x)dx

 

 

1-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

(x 2 U). zNA^ENIE EE NA WEKTORE = ( 1; : : :; n) 2 Rn:

 

P

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

!(x)( ) =

X

ci(x)dxi( ) =

X

ci (x) i:

 

 

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

21. pUSTX U( Rn) OTKRYTO I ' 2 C1(U ). pROIZWODNOE OTOBRAVENIE '0 OPREDELQET 1-FORMU NA U : x 2 U ! '0 : Rnx ! R. |TA 1-FORMA NAZYWAET-

SQ DIFFERENCIALOM OTOBRAVENIQ ' I OBOZNA^AETSQ d'. iTAK, W KANONI^ESKOJ

 

n

@'

i

 

 

 

ZAPISI d'

P

i dx , PRI^EM

 

 

 

i=1

@x

 

 

 

 

 

d'(x)( ) =

n

@'

(x) i; x 2 U; 2 Rxn:

 

 

 

 

X @xi

 

uMNOVENIE DIFFERENCIALXNYH FORM

22. bUDEM OBOZNA^ATX k (U) ^EREZ MNOVESTWO WSEH k-FORM NA OTKRYTOM MNOVESTWE U Rn. sOOTWETSTWENNO ^EREZ k;p(U) OBOZNA^IM MNOVESTWO WSEH k-FORM IZ k(U ) KLASSA Cp. wWEDENNYE MNOVESTWA ESTESTWENNO NADELQ@TSQ STRUKTURAMI WEKTORNOGO PROSTRANSTWA. nA DIFFERENCIALXNYE FORMY ESTES-

TWENNO PERENOSITSQ TAKVE OPERACIQ WNE[NEGO UMNOVENIQ. pUSTX ! 2 k(U);2 s(U ). tOGDA RAWENSTWO (!^ )(x) !(x) ^ (x) (x 2 U) OPREDELQET FORMU

!^ 2 k+s(U). w ^ASTNOSTI, ESLI ' : U ! R| FUNKCIQ (TO ESTX 0-FORMA), TO ' ^ ! BUDEM OBOZNA^ATX TAKVE ^EREZ ' !. iZ PP. 14, 15 SLEDUET, ^TO OPERACIQ UMNOVENIQ DIFFERENCIALXNYH FORM OBLADAET SWOJSTWAMI:

23.! 2 k (U ); 2 s(U) ) ! ^ = (,1)ks ^ !.

24.(! ^ ) ^ = ! ^ ( ^ ).

25. p R I M E R. rASSMOTRIM

1-FORMY ; 2 1(U); U Rn :

(x) =

n

 

n

 

 

 

 

ai (x)dxi; (x) = bi(x)dxi (x 2 U ).

 

 

 

i=1

 

i=1

 

 

 

 

PtOGDA

 

P

 

 

 

 

( ^ )(x) =

X

ai(x)bj(x)dxi ^ dxj =

X

[ai(x)bj(x) , aj (x)bi(x)]dxi

^ dxj:

 

i;j

 

 

i<j

 

 

479

wZQW k = ( 1; : : :; n) 2 Rn

(k = 1; 2), IMEEM

 

 

 

 

 

 

 

k

k

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ^ )(x)( 1; 2) =

 

 

 

 

 

 

 

i

 

j

 

 

[ai(x)bj (x) , aj (x)bi(x)]

2

 

 

 

 

i<j

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P ai(x) i

 

bi(x) i

 

 

 

 

 

 

 

=

P

 

1

1

 

:

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

i<j

 

aj (x)

j

bj (x)

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wNE[NEE DIFFERENCIROWANIE

26. pEREHODIM K OSNOWNOJ OPERACII NAD DIFFERENCIALXNYMI FORMAMI | OPERACII WNE[NEGO DIFFERENCIROWANIQ. pUSTX U | OTKRYTOE MNOVES- TWO W Rn. wNE[NIM DIFFERENCIROWANIEM NAZYWAETSQ LINEJNOE OTOBRAVENIE

d: k;p(U) ! k+1;p,1 (U) (k 0; p 1), ODNOZNA^NO OPREDELQEMOE USLOWIQMI:

(i)ESLI ' 2 0;p(U ); p 1 (TO ESTX ' 2 Cp(U )), TO d' | DIFFERENCIAL FORMY ' (SM. P. 21),

(ii)DLQ ODNO^LENNOJ FORMY !(x) = c(x)dxi1 ^ : : : ^ dxik (! 2 k;p(U )):

d!(x)

n

@c

(x)dxj ^ dxi1 ^ : : : ^ dxik

(x 2 U ):

X

@xj

 

j=1

 

 

 

oTMETIM OSNOWNYE SWOJSTWA WWEDENNOJ OPERACII.

27. eSLI ! 2 k;1(U ); 2 s;1(U), TO

d(! ^ ) = d! ^ + (,1)k! ^ d :

28.eSLI ! 2 k;2(U ) (k 0), TO d2! d(d!) = 0.

p. 28 DOSTATO^NO USTANOWITX DLQ FORMY WIDA !(x) = c(x)dxi1 ^ : : : ^ dxik . iMEEM

(d2!)(x) =

=

=

df

n

@c

 

 

 

 

 

 

j

i1

: : : ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@x

j (x)dx

 

^ dx

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nP @2c(x)

 

dxs

^ dxj ^ dxi1

 

 

 

 

 

s

@x

j

j;s=1 @x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

@2c(x)

 

 

 

@2c(x)

 

 

s

 

P

[

 

 

s

@x

j

 

,

 

 

j s ]dx

 

^

s<j

 

@x

 

 

 

 

@x @x

 

 

 

dxik g(x)

: : : ^ dxik

dxj ^ dxi1 ^ : : : ^ dxik = 0:

480