Погружение многообразия
Погруже́ние многообра́зия, непрерывное отображение -мерного многообразия в -мерное многообразие , такое что для каждой точки существует окрестность , для которой есть вложение, т. е. гомеоморфизм на . В частности, если есть гомеоморфизм на , то он называется вложением в . Погружение называется -погружением, если и суть -гладкие многообразия (, , ) и отображение в соответствующих картах задаётся функциями
принадлежащими классу гладкости , а ранг матрицы равен в каждой точке (-гладкое многообразие – многообразие, наделённое -структурой, где псевдогруппа состоит из раз дифференцируемых отображений, производные которых удовлетворяют условию Гёльдера с показателем ).
К понятию погружения и -гладкого погружения непосредственно примыкают понятия поверхности и -гладкой поверхности. Погружения и многообразия в называются эквивалентными, если существует такой гомеоморфизм , что .
Погружённым многообразием называется пара, состоящая из многообразия и его погружения ; -мерной поверхностью в -мерном многообразии называется класс эквивалентных погружений ; каждое погружение этого класса называется параметризацией поверхности. Поверхность называется -гладкой, если на многообразиях и можно ввести -структуры и если среди параметризаций поверхности найдётся такая параметризация , которая в этих структурах есть -погружение.
Теория погружённых многообразий, как правило, особенно в тех случаях, когда рассматриваются вопросы, связанные с геометрией погружений, изучает свойства, инвариантные относительно введённого выше понятия эквивалентности, и по существу совпадает с теорией поверхностей.
Пусть есть -многообразие, , . Всякое допускает при вложение в евклидово пространство и -погружение в при . Если положительно и не является степенью двойки, то всякое допускает -вложение в , в то же время при любом с существуют замкнутые гладкие -мерные многообразия, не допускающие даже топологического вложения в (таково, например, проективное пространство). Если не имеет компактных компонент, то оно допускает -вложение в .
Ориентируемое -мерное многообразие при допускает -вложение в . Вопрос о возможности погружения -мерного многообразия в при связан с классами Уитни и классами Понтрягина этого многообразия. Известно также, что каждое -гладкое -мерное многообразие c , допускает собственное (т. е. такое, что прообраз каждого компактного множества компактен) погружение в и собственное вложение в . Если на задана риманова метрика, то часто рассматривают изометрическое погружение в или другое риманово пространство . -гладкое риманово многообразие, , ; , , допускает -гладкое изометрическое погружение в некоторое . В случае компактного число . Наоборот, -гладкое погружение (, ) в индуцирует на -гладкую риманову метрику (Сабитов. 1976).