微分形式與德拉姆上同調

交錯張量(alternating tensor)

張量是一個裝置:吃進若干個向量,吐出一個數,且對每個槽位都是線性的。交錯張量是這樣的張量:只要你交換餵進去的任意兩個向量,它就會變號。想要這種性質的日常理由是帶號體積。若你量度若干向量所張的盒子的體積,交換其中兩個會把定向反過來、因而變號,而把同一個向量餵進兩次則給出退化的零體積盒子——這正是行列式的行為。

精確地說,向量空間 V 上的一個交錯 k-張量是一個多重線性映射 omega: V x V x ... x V(k 份)-> R,使得對任意兩個自變數的對換,omega(..., v, ..., w, ...) = - omega(..., w, ..., v, ...)。等價地,只要有兩個自變數相等、或自變數線性相依,omega 就為零。這種張量的全體恰好是 Lambda^k(V*),即對偶空間外代數的 k 次部分,維數為 C(n, k)。行列式是其原型:在 n 維空間上,它是唯一(差一個倍數)的交錯 n-張量。

交錯張量是微分形式逐點的原料:流形 M 上的一個 k-形式對每一點 p 指派一個切空間 T_p M 上的交錯 k-張量。正是交錯這個條件使積分與座標無關——換變數時,反對稱性恰好產生雅可比行列式,因此形式的積分不依賴於座標卡。一個微妙處:在特徵零的域上(如此處的實數)「交錯」與「反對稱」一致,但在特徵 2 時兩者有別,這正是嚴謹的文本說「交錯」的原因。

在 R^3 上,映射 omega(u, v, w) = det[u | v | w] 就是那個交錯 3-張量。2-張量 dx ^ dy 的作用為 (dx^dy)(u, v) = u_1 v_2 - u_2 v_1,即平行四邊形投影到 xy-平面後的帶號面積;交換 u 與 v 使其變號,而 (dx^dy)(u, u) = 0。

交錯 2-張量量度帶號的投影面積;行列式正是偽裝起來的交錯 n-張量。

任何張量都能透過反對稱化算子(Alt)變成交錯張量,即對帶號置換取平均。但若用 Alt 來定義楔積,會帶有一個正規化常數(一個 k!/(p!q!) 因子),不同文本選擇不同——Spivak、Lee、Warner 在這因子該放進楔積還是放進積分這點上並不一致。請聲明你的約定。

又称
antisymmetric tensor反對稱張量alternating multilinear formk-covector