Субри́маново многообра́зие — математическое понятие, обобщающее риманово многообразие. Суть обобщения состоит в том, что скалярное произведение задается не на касательных пространствах целиком, а только на некоторых их подпространствах (как правило, фиксированной размерности).
Тем самым, в субримановом многообразии понятие длины определено не для всех кривых, а только для так называемых горизонтальных кривых (тех, которые в каждой своей точке касаются соответствующего подпространства). Возникающая таким образом внутренняя метрика субриманова многообразия называется метрикой Карно-Каратеодори.
Пусть — гладкое многообразие размерности , на котором задано гладкое распределение размерности , т.е. в каждой точке задано линейное подпространствокасательного пространства которое гладко зависит от точки . Подпространства называются горизонтальными. Векторное поле и кривая на называются горизонтальными, если они касаются распределения в каждой точке (в случае кривой имеются в виду все точки, в которых кривая имеет касательную).
Распределение называется вполне неинтегрируемым или вполне неголономным, если в каждой точке любой вектор касательного пространства представим в виде линейной комбинации векторов вида
с некоторыми . Здесь означает скобку Ли векторных полей.
Многообразие с определённым на нём вполне неинтегрируемым распределением называется субримановым, если каждое горизонтальное подпространство снабжено скалярным произведениемg — метрическим тензором, меняющимся от точки к точке гладким образом. Другими словами, субримановым многообразием называется тройка .
Связанные понятия
Теорема Рашевского — Чоу
Теорема Рашевского — Чоу утверждает, что для любых двух точек линейно связного субриманова многообразия найдется кусочно-гладкая горизонтальная кривая, соединяющая эти точки. Эта теорема была доказана независимо советским математиком П. К. Рашевским (1938)[1] и китайским математиком Чоу (Wei-Liang Chow, 1939)[2].
В этой теореме условие гладкости вполне неголономного распределения может быть ослаблено и заменено условием лишпицевости[3].
Метрика Карно — Каратеодори
Каждое субриманово многообразие обладает метрикой, определённой по аналогии с римановым многообразием формулой
где инфимум берётся по всевозможным кусочно-гладким горизонтальным кривым, соединияющим точки x и y, то есть , , . Определённая таким образом метрика называется метрикой Карно-Каратеодори.
Примечания
↑Рашевский П. К. О соединимости любых двух точек вполне неголономного пространства допустимой линией. Уч. зап. Моск. гос. пед. ин-та им. К. Либкнехта. Сер. физ.-мат., 3:2 (1938), 83—94
↑Chow W. L. Uber Systeme von linearen partiallen Differentialgleichungen erster Ordnung. Math. Ann., 117 (1939), 98—105
Richard Montgomery, A Tour of Subriemannian Geometries, Their Geodesics and Applications (Mathematical Surveys and Monographs, Volume 91), (2002) American Mathematical Society, ISBN 0-8218-1391-9.