勒讓德子流形(Legendrian submanifold)
/ luh-ZHAHN-dree-un /
接觸幾何有一個極大扭轉的超平面場,依其設計沒有任何大曲面能切向地穿過。但只要把子流形保持得夠小,你仍能找到始終切於超平面的子流形——維數恰為超平面的一半。這些極大切子流形就是勒讓德子流形,拉格朗日子流形的奇維接觸表親。三維空間中一個打結的勒讓德圓是其原型,而勒讓德紐結理論是普通紐結理論一個出人意料地豐富的精化。
精確地說,在接觸流形 (M^{2n+1}, xi = ker alpha) 中,子流形 L 是等向的,若它處處切於接觸超平面,即 T_p L 含於 xi_p,等價地 alpha|_L = 0。xi 的不可積逼使 dim L <= n。勒讓德子流形是維數達最大可能值 n 的等向子流形,所以 dim L = n = (1/2)(dim M - 1) 且 alpha|_L = 0。在標準接觸 R^3(alpha = dz - y dx)中,勒讓德是一條沿之 dz = y dx 的曲線——它在 z 方向的斜率被鎖定於其 y 座標——而投影到 (x, z)-平面(「前投影」)給出一條曲線,其尖點與交叉編碼了所有接觸資料。在辛化對應下,勒讓德是拉格朗日的接觸類比。
為何重要:勒讓德子流形是低維接觸拓樸的核心角色。S^3 中的勒讓德紐結帶有古典不變量(瑟斯頓-貝內坎數與旋轉數),外加來自勒讓德接觸同調(切卡諾夫-埃利亞什貝格微分分級代數)遠為精細的現代不變量,後者能區分光滑同痕但非勒讓德同痕的勒讓德紐結。它們也是帶勒讓德端點的擬全純曲線所被計數的邊界。一個提醒:「等向」與「勒讓德」在接觸幾何中的區別恰如辛情形——勒讓德是極大維數的邊界,而接觸三維流形中一般的曲線並非勒讓德(它得處處滿足 alpha|_L = 0),所以勒讓德性是個強的、非一般的條件,你總是只能在 C^0-小擾動後達成(勒讓德逼近)。
在標準接觸 R^3、alpha = dz - y dx 中,參數化為 x = t, y = 0, z = 0 的曲線是勒讓德的:沿之 dz = 0 且 y dx = 0,故 alpha = dz - y dx = 0。更有趣的是,勒讓德平凡結可在前投影((x, z)-平面)中畫成一條恰有兩個尖點且無垂直切線的閉曲線;其瑟斯頓-貝內坎不變量計數接觸平面所誘導的標架,把它與光滑相同但接觸不等價的代表區分開來。
(R^3, dz - y dx) 中的勒讓德曲線滿足 dz = y dx;其前投影編碼接觸資料。
兩個勒讓德紐結可以光滑同痕卻非勒讓德同痕——勒讓德紐結理論嚴格細於光滑紐結理論。此外,等向(dim < n)與勒讓德(dim = n)是不同的;只有極大維數的積分子流形才稱為勒讓德。