المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

النطق
27-11-2018
منزلة التوبة والتائب
2024-06-11
العهد
20-10-2014
عمى قلوب المنافقين في كلام أمير المؤمنين عليه السلام
2023-09-22
مشكلات المدن - مشكلة الإسكان - العجز السكني
6-6-2022
التزامن الذاتي Spontaneous Synchrony
5-3-2020

Fundamental Group  
  
2042   03:22 مساءً   date: 10-5-2021
Author : Hatcher, A
Book or Source : Algebraic Topology. Cambridge, England: Cambridge University Press, 2006.
Page and Part : ...


Read More
Date: 13-5-2021 2045
Date: 7-6-2021 1626
Date: 13-7-2021 1355

Fundamental Group

The fundamental group of an arcwise-connected set X is the group formed by the sets of equivalence classes of the set of all loops, i.e., paths with initial and final points at a given basepoint p, under the equivalence relation of homotopy. The identity element of this group is the set of all paths homotopic to the degenerate path consisting of the point p. The fundamental groups of homeomorphic spaces are isomorphic. In fact, the fundamental group only depends on the homotopy type of X. The fundamental group of a topological space was introduced by Poincaré (Munkres 1993, p. 1).

The following is a table of the fundamental group for some common spaces S, where pi_1(S) denotes the fundamental group, H_1(S) is the first integral homology group, × denotes the group direct product, * denotes the free product, Z denotes the ring of integers, and Z_n is the cyclic group of order n.

space (S) symbol pi_1(S) H_1(S)
circle S^1 Z Z
complex projective space CP^n 0 0
figure eight   Z*Z Z×Z
Klein bottle   (ZcoproductZ)/(<aba^(-1)b>) Z×Z_2
n-torus T^n Z^n Z^n
real projective plane RP^2 Z_2 Z_2
sphere S^2 0 0

The group product a*b of loop a and loop b is given by the path of a followed by the path of b. The identity element is represented by the constant path, and the inverse of a is given by traversing a in the opposite direction. The fundamental group is independent of the choice of basepoint because any loop through p is homotopic to a loop through any other point q. So it makes sense to say the "fundamental group of X."

Loop

The diagram above shows that a loop followed by the opposite loop is homotopic to the constant loop, i.e., the identity. That is, it starts by traversing the path a, and then turns around and goes the other way, a^(-1). The composition is deformed, or homotoped, to the constant path, along the original path a.

A space with a trivial fundamental group (i.e., every loop is homotopic to the constant loop), is called simply connected. For instance, any contractible space, like Euclidean space, is simply connected. The sphere is simply connected, but not contractible. By definition, the universal cover X^~ is simply connected, and loops in X lift to paths in X^~. The lifted paths in the universal cover define the deck transformations, which form a group isomorphic to the fundamental group.

Torus

The underlying set of the fundamental group of X is the set of based homotopy classes from the circle to X, denoted [S^1,X]. For general spaces X and Y, there is no natural group structure on [X,Y], but when there is, X is called a co-H-space. Besides the circle, every sphere S^n is a co-H-space, defining the homotopy groups. In general, the fundamental group is non-Abelian. However, the higher homotopy groups are Abelian. In some special cases, the fundamental group is Abelian. For example, the animation above shows that a*b=b*a in the torus. The red path goes before the blue path. The animation is a homotopy between the loop that goes around the inside first and the loop that goes around the outside first.

Since the first integral homology H_1(X,Z) of X is also represented by loops, which are the only one-dimensional objects with no boundary, there is a group homomorphism

 alpha:pi_1(X)->H_1(X,Z),

which is surjective. In fact, the group kernel of alpha is the commutator subgroup and alpha is called Abelianization.

The fundamental group of X can be computed using van Kampen's theorem, when X can be written as a union X= union _iX_i of spaces whose fundamental groups are known.

When f:X->Y is a continuous map, then the fundamental group pushes forward. That is, there is a map f_*:pi_1(X)->pi_1(Y) defined by taking the image of loops from X. The pushforward map is natural, i.e., (f degreesg)_*=f_* degreesg_* whenever the composition of two maps is defined.


REFERENCES:

Hatcher, A. Algebraic Topology. Cambridge, England: Cambridge University Press, 2006.

Munkres, J. R. Elements of Algebraic Topology. New York: Perseus Books Pub., 1993.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.