微分幾何学における曲面の定義
📂幾何学微分幾何学における曲面の定義
定義
M⊂R3というP∈Mの全ての点に対して、イメージx(U)がPのあるϵ−近傍Npを含むようにするCk 微分同相写像x:U⊂R2→Mが存在する場合、Mを R3のCk 曲面surfaceと呼ぶ。

さらに、そのような二つの微分同相写像 x:U→R3とy:V→R3に対して、
y−1∘x:x−1(x(U)∩y(V))→y−1(x(U)∩y(V))
はCk 座標変換である。

説明
R3の曲面とは、端的に言えば、単純曲面のイメージをうまく合わせたものだ。
多くの定義がそうであるように、曲面かどうかを定義だけで判断することは簡単ではない。曲面を判定するにあたって、以下のような定理がある。
定理
微分可能な関数g:R3→Rと定数c∈Rが与えられたとする。集合M={(x,y,z):g(x,y,z)=c}に対して、Mのある点で
dg=∂x∂gdx+∂y∂gdy+∂z∂gdz=0
が成り立つなら、Mは曲面である。