Многомерное обобщение формулы Гаусса–Бонне для векторных полей в евклидовом пространстве
Ю. А. Аминов
Аннотация:
Рассматривается единичное векторное поле
$n$, заданное в некоторой области
$G$ $(m+1)$-мерного евклидова пространства
$E^{m+1}$ и для него устанавливается
формула, обобщающая формулу Гаусса–Бонне. Для этого с помощью векторного поля
$n$ строится отображение произвольной гиперповерхности
$F^m\subset G$ на
единичную
$m$-мерную сферу
$S^m$. Доказано: элемент объема
$d\sigma$ сферы
$S^m$ и элемент объема
$dV$ гиперповерхности
$F^m$ при этом отображении связаны соотношением
$d\sigma=(P\nu)dV$, где
$\nu$ – единичная нормаль к
$F^m$,
$P$ – вектор кривизны поля
$n$:
$$
P=(-1)^m\{S_mn+S_{m-1}k_1+\dots+k_m\}.
$$
Здесь
$S_i$ – симметрические функции главных кривизн второго рода поля
$n$,
$k_1=\nabla_nn,\dots,k_{i+1}=\nabla_{k_i}n,\dots$. Поток векторного поля
$P$ через замкнутую поверхность
$F^m$, деленный на объем
$m$-мерной единичной сферы
$S^m$, равен степени отображения
$F^m$ на
$S^m$ с помощью векторного поля
$n$. Для поля
$n$, заданного во всем
$E^3$, включая бесконечно удаленную точку, с помощью векторного поля
$P$ вычисляется инвариант Хопфа.
Библиография: 5 названий.
УДК:
514
MSC: Primary
53A07; Secondary
55Q25 Поступила в редакцию: 21.10.1986