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三角剖分是代數拓撲學裏最基本的研究方法。 以麯面為例, 我們把麯面剖開成一塊塊碎片,要求滿足下面條件:
(1)每塊碎片都是麯邊三角形;
(2)麯面上任何兩個這樣的麯邊三角形,要麽不相交,要麽恰好相交於一條公共邊(不能同時交兩條或兩條以上的邊)
拓撲學的一個已知事實告訴我們:任何麯面都存在三角剖分。
假設麯面上有一個三角剖分, 我們把所有三角形的頂點總個數記為p(公共頂點衹看成一個,下同),邊數記為l,三角形的個數記為n,則e=p-l+n是麯面的拓撲不變量! 也就是說不管是什麽剖分, e總是得到相同的數值。 e被稱為稱為歐拉示性數。
假設g是麯面上洞眼的個數(比如球面沒有洞,故g=0;又如環面有一個洞,故g=1),那麽e=2-2g。
g也是拓撲不變量,稱為麯面的虧格(genus)。
上面例舉麯面的情形。對一般的拓撲對象(復形),我們有類似的剖分,通常成為單純剖分。 分割出的每塊碎片稱為單純形 (簡稱單形) |
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三角剖分
triangulation
三角剖分l側助卿面ti閱;印H洲ry朋叭叫
1)多面體的三角剖分(川angulationofapo】ybe-
dron)或直綫三角剖分(代℃tihllear triallgu】alion),是作
為幾何的單純復形(s任nplicial comPlex)K的空間的多
面體(見抽象多面體(polyl初ron,翻加ct))的一個
表示,即它到閉單形中的一個分解,使得任何兩個單
形或者不相交或者沿一個公共面相交.多面體的直綫
三角剖分作為研究它們的主要工具.任何的多面體有
三角剖分,它的任何兩個三角剖分有共同的重分.
單形a在三角剖分T中的閉星形(closed star)
St(a,T)是T的包含a的單形的並.存在單形
6‘T的閉星形的表示—6和它的鏈環(U砍)的並
(或統聯,見集合的並(~n of sets)):St(『,T)=
。‘lk(占,T).特別地,一個頂點的星形是它的鏈環的
錐(cone).如果單形a〔T被表示為它的兩個面占和下
的統聯,則玫(。,T)二攻(占,玫(下,T)).單形的鏈環
不依賴於T:如果叮是同一個多面體直綫三角剖分
T,,兀中的一個單形,那麽,多面體1盜(。,Tl)}和
}玫(。,雙)}是PL同胚的.單形。‘T的開星形
(open star)定義成包含。作為一個面的那些單形的
內點的並.多面體屍的三角剖分的頂點的開星形形
成屍的一個開覆蓋.覆蓋神經(見集族的神經(nen用
ofafanli】yofsets))單純地同構於三角剖分.多面
體屍:和屍2的兩個三角剖分T、和兀是組合等價
的,如果它們的某個重分是單純同構的.為使兩個三
角剖分T,和兀組合等價,屍l和屍:PL同胚是必
要和充分的.一個流形的三角剖分說成是組合的,如
果它的頂點的任何一個星形組合等價於一個單形.在
此情形中、三角剖分的任何單形的星形也組合等價於
一個單形.
如果屍是多面體Q的一個閉子多面體,則屍的
任何一個三角剖分K可以擴張成Q的某個三角剖分
L.這種情形就稱幾何單純復形對(L,K)三角剖分了
偶對(Q,屍),兩個單形。任Rm,占〔R月的直積ax
占6R爪xR月的三角剖分司汝嚇個翎查.三角剖分的頂點是點
氣二(ab,),o返厄簇diln叮,o延J成dim占,其中a,是
。的頂點,氣是占的頂點·頂點俄Dj。,,二,氣j*,其中
i。蕊…簇i、張成k維單形,當且僅當這些頂點沒有
一個是重合的以及了。(…(j*.兩個具有有序頂點的單
純復形的直積的三角剖分可用同樣的方法産生.
2)拓撲空間的三角剖分(triallgulation of a topo-
1o鄉以l印ace)或麯綫三角剖分(CI『月inear triangulati〔〕n)
是一對(K,.f),其中K是幾何的單純復形,f:}K1
~X是同胚.空間X的兩個三角剖分(K,f)和(L,
g)相合,如果g一’.川KJ一,}Lj是一個單純同構.
如果。是復形K的一個單形,(K,f)是X的一個
三角剖分,則賦於同胚月。:。~.f(a)的空間.f(a)
稱為拓撲單形〔topol卿司s川IPlex).一個三角剖分
的拓撲空間的拓撲單形的星形和鏈環是用與在直綫三
角剖分的情形下同樣的方法定義的.如果點a〔X是
X的三角剖分(K,f)和(L,g)的一個頂點,那麽,
在這些三角剖分中,它的鏈環是同倫等價的.
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- n.: Triangulation
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