Сеть дифференцируемого многообразия
Сеть дифференци́руемого многообра́зия, система семейств () достаточно гладких линий, определённых в области -мерного дифференцируемого многообразия так, что 1) через каждую точку проходит точно по одной линии каждого семейства ; 2) векторы, касательные к этим кривым в точке , образуют базис пространства – касательного пространства к многообразию в точке . Векторы, касательные к линиям одного семейства , принадлежат одномерному распределению , определённому в области . Условия того, что семейства линий составляют сеть в некоторой окрестности точки, могут не выполняться при продолжении линий. Линии семейства являются интегральными кривыми распределения . Сеть определяется заданием одномерных распределений таких, что в каждой точке касательное пространство является прямой суммой подпространств , . Сеть определяет в области -мерные распределения такие, что в каждой точке подпространство является прямой суммой одномерных подпространств , . Различают следующие типы сетей: голономные сети, для которых каждое из распределений интегрируемо (при всякая сеть голономна); частично голономные сети, для которых некоторые из распределений интегрируемы, а остальные неинтегрируемы (такие сети подразделяются по числу неинтегрируемых распределений); неголономные сети, для которых все распределения неинтегрируемы.
Если распределение , , интегрируемо и – интегральная кривая распределения , то через каждую точку проходит интегральное многообразие распределения , несущее сеть из кривых, принадлежащих семействам , .
Сеть можно задать также одним из следующих способов: а) системой векторных полей , б) системой дифференциальных 1-форм таких, что , в) полем аффинора такого, что ( – единичный аффинор).
При изучении сетей рассматриваются три основные проблемы: внутренние свойства сети, внешние свойства сети и исследование диффеоморфизмов сетей.
Внутренние свойства сетей индуцируются структурой многообразия, несущего сеть. Например, сеть в пространстве аффинной связности называется геодезической сетью, если все её линии геодезические. Если риманово многообразие со связностью без кручения, в которой метрический тензор ковариантно постоянен, несёт ортогональную чебышёвскую сеть 1-го рода, то локально евклидово. Связь таких сетей с параллельным перенесением векторов на поверхности была установлена Л. Бьянки (1922). Эта связь была положена А. П. Норденом в основу определения чебышёвской сети 1-го рода в пространстве аффинной связности.
Внешние свойства сетей индуцируются структурой объемлющего пространства . Так, например, пусть сеть , заданная в некоторой области на гладкой поверхности проективного -мерного пространства (), – сопряжённая сеть, т. е. в каждой точке сопряжены направления , касательных к любым двум линиям сети, проходящим через точку (два направления сопряжены, если каждое из них принадлежит характеристике касательной плоскости при её смещении в другом направлении). Если не вмещается в проективное пространство размерности, меньшей , то при поверхность несёт бесконечное множество сопряжённых сетей; при поверхность несёт в общем случае единственную сопряжённую сеть, но существуют и такие -мерные поверхности, на которых нет ни одной сопряжённой сети; при только -мерные поверхности специального строения несут сопряжённую сеть. При сопряжённая сеть может и не быть голономной (см. Базылев. 1965). Частным случаем голономной сопряжённой сети является -сопряжённая система: сеть , обладающая тем свойством, что касательные к линиям каждого семейства, взятые вдоль любой линии любого другого семейства, образуют развёртывающуюся поверхность. Сопряжённые системы существуют в проективном пространстве любой размерности при , . Поверхности , несущие -сопряжённую систему в проективном -мерном пространстве, когда , и в каждой точке соприкасающееся с пространство (пространство вторых дифференциалов точки ) размерности , впервые рассматривал Э. Картан (Cartan. 1919) под названием «многообразия особого проективного типа» (поверхности Картана). На такие сети было распространено понятие преобразования Лапласа (Chern. 1944; Смиpнов. 1950).
При изучении диффеоморфизмов сетей по известным свойствам сети описываются свойства сети при заданном диффеоморфизме (например, при изгибании или при конформном отображении поверхности, несущей сети) или ищется диффеоморфизм , сохраняющий некоторые из свойств сети . Так, например, сеть на поверхности евклидова пространства называется ромбической сетью (конформно-чебышёвской), если она допускает конформное отображение на чебышёвскую сеть. На всякой поверхности вращения асимптотическая сеть является ромбической.