如何證明橢圓是封閉圖形?

時間 2021-05-30 00:07:30

1樓:魔法媽媽環彩羽

不確定我有沒有正確地理解這個問題,但是判斷乙個圖形是否封閉看起來應該是平凡的。例如對於乙個平面上的圖形 與乙個點 ,如果 不在 上,那麼總可以取到乙個最大的開鄰域,使得這個開鄰域與 不交並且連通。也就是說令 ,那麼首先通過這個方法可以將平面劃分為 這幾個彼此不交的連通集。

其中 是閉集,其餘的是開集。

這些連通的開集,有一些在圖形 的「內部」,有一些在圖形 的「外部」,如果 有界那麼外部顯然只有乙個,因為判斷內部和外部的方法就是看這個開集是否有界,或者等價於其閉包是否緊。因此,不妨假設 是唯一的外部,那麼 就是 的「內部」全體,將其記作 ,並用 表示其閉包,同時用 表示 的閉包。

這時, 是封閉圖形(不一定簡單)當且僅當

此外,封閉圖形是簡單的當且僅當 .

特定的情況下也有可能 ,但是這並不會帶來什麼改變。

回到原問題,橢圓這個圖形簡單到不能再簡單,令 ,則肉眼可見它將平面分為了 , 1\}" eeimg="1"/>,這三個部分,因此橢圓是簡單封閉圖形。

2樓:cvgmt

證明封閉問題是非常困難的問題,要依照定義物件的方式而定。如果是由常微分方程定義,那要證明定義的曲線是週期的,很不簡單。

現在還好,橢圓有引數表達,以 2pi 為週期,因此封閉。

3樓:王一工

強答一波

將橢圓放入沒有瑕點的無旋場內,沿著橢圓路徑積分,易得對於任意橢圓F(0,2π)=r該積分結果為零

所以橢圓是閉曲線。

4樓:鑽石心不會受傷

這個問題某些程度上非常有意思,對於橢圓來說基本是平凡的

就像我們都知道的Jordan曲線定理,儘管用其他方法並不容易證明,但是利用代數拓撲的話,它是平凡的:

Alexander Duality theorem

假設X是乙個n維流形,Z是乙個閉子流形那麼

是非退化的

如果X是 ,那麼

如果Z的維數是n-1,X是連通的,那麼利用Poincare duality

這樣X就是被Z「分離」的

所謂Z是閉子流形,就是compact support cohomology 和 cohomology同構,這在一定情況下也是充要條件

然而,就像最高票答案所說的,乙個容易想到的推廣問題就是,給定乙個平面代數曲線(乃至空間曲線) ,在 這個平面上,這個曲線C是封閉的嗎?

如果考慮射影幾何,當然是封閉的,但是這不是要考慮的情況,然而,可以證明,所有的曲線在實數平面上都和下面的差不多:

它的連通分支包括乙個圈和乙個開曲線,後者在射影無窮點處是封閉的,乙個自然的問題是,給定乙個代數曲線,它有多少個連通分支?連通分支中有多少個圈多少個開曲線?

其中第乙個問題在30年代被Witt一定程度上解決了[Wiit, 1934],換成現代語言來說就是

Theorem (Witt)

給定乙個over實數域R的光滑曲線C,C在實數點的連通分支個數為c,則

其中 是C作為乙個scheme的etale cohomology

本質上,這是因為我們可以從作為乙個概形的C上獲得C的實數點的資訊,事實上有

Theorem (Cox)

存在乙個etale 同倫等價 ,其中G是C在R上的Galois作用

Cox定理和Witt定理都能從etale cohomology 的 Bloch Ogus sequence 得到(c.f.Krasnov 1999)

除了利用Brauer群之外,在C是射影的情況下,利用幾何方法能把c和Picard簇在R上的點形成的群結合起來[Benedict 1981][Pedrini 1991]

Theorem(Pedrini and Weibel)

只要C在R上有有理點,那麼C的Picard群

這個定理和關於Brauer群的定理本質上是同源的,事實上利用etale cohomology 能證明Lichtenbaum duality[Lichtenbaum 1969]:

是非退化的

當然Lichtenbaum 只證明了非阿基公尺德域上的情況,但是R上也同樣,這個對偶是local field上的Poincare duality的一部分。

如果C是射影的(考慮無窮遠點),那麼所有的開曲線都被補成了圈,而對於C是仿射的情況,上面的定理不再成立,然而這時候Picard群則有

這裡 是曲在線圈的數量

這個公式成立是因為在射影曲線上挖去點之後,在開曲線上的divisor能通過被挖去的點而線性等價於0而那些群的部分都變成了可除的(c.f.[Pedrini 1991])

[Wiit,1934] E. Witt, Zerlegung reeller algebraischer Funktionen in Quadrate. Schiefk¨ orper ub ¨ er reellem Functionenk¨ orper, J.

Reine Angew. Math. 171 (1934), 4{11

[Krasnov 1999]Krasnov, V. A. "The Bloch-Ogus spectral sequence of a real algebraic variety.

"Mathematical Notes66.3(1999):306-309.

[Benedict 1981]Gross, Benedict H., and Joe Harris. "Real algebraic curves.

" Annales scientifiques de l'cole Normale Supérieure. Vol. 14.

No. 2. Elsevier(1981).

APA

[Pedrini 1991] C. Pedrini and C. Weibel, Invariants of real curves, Rend.

Seminario Mat. Univ. Torino 49 (1991), 139{173.

[Lichtenbaum 1969]Lichtenbaum, Stephen(1969), "Duality theorems for curves over p-adic fields",Inventiones Mathematicae,7: 120–136

5樓:

我猜,用構造r=r(θ),證明對任意θ,有r(θ)=r(θ+2π)的方法證明的人,和找乙個v=(P,Q,R),證明從橢圓上任一點起∮v·dL=0的人,八成是兩種人

6樓:

非封閉圖形是指存在從邊上某一點引出一條非切線的直線,如果該直線與圖形的邊有且只有乙個交點,則該圖形為非封閉圖形。

只要證明從邊上任意一點引出非切線直線和橢圓必定有2個交點就行了。也就是證明如果引出一條直線有且只有乙個交點則必然是切線

7樓:我有乙個夢想

你說的判別方法應該不太好。

比如說可以構造這樣的曲線,在正半軸上,x=y^2,在負半軸上,x=-y^2。

或者說,x不為0處,曲線為x^2+y^2=1,x為0處,y=2或y=-2。

都滿足你的判別條件但是並非封閉的。

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之緒 不清楚曾經回答的人是不是entp 感覺有的回答太rz了來簡要回答一下 保持外表花蝴蝶人設以及內心無比理智到和外表不符這就是entp最大特點了 1.我對這個感興趣,我控制不住就要給你噼里啪啦講一大堆,你還插不上話。我要給你講,你就給我聽到起,我管你想不想聽,反正我想講,你不想聽也得給我裝作在聽。...