单连通
单连通(simply connected)是拓扑学的概念,指的是一个拓扑空间中所有闭曲线都能连续地收缩至一点。这种性质可以通过空间的基本群来刻画,即当一个道路连通的拓扑空间的基本群是平凡群(只有单位元素)时,该空间是单连通的。
简介
设X是拓扑空间,如果X中任何一个点的回路都可以连续地收缩成这个点,那么就称X为单连通的。
平面、球面都是单连通的,但是环面不是单连通。 打个比方,救生圈就是环面,你在救生圈的环壁上绕一圈橡皮筋,打个结。 这个结就是一个点,橡皮筋张成的圈就是回路,无论如何橡皮筋不会收缩到一个点,因为它被环壁撑住了。
性质
- 一个表面(二维拓扑流形)是单连通的当且仅当它是连通的且亏格为0。
- 任何空间X的通用覆盖都是单连通的,它通过覆叠映射映射到X。
- 若X和Y是同伦等价的,且X是单连通的,那么Y也是单连通的。
- 单连通集合的图像经连续函数变换后不一定是单连通的,例如复数平面经指数映射后得到的C\{0}就不是单连通的。
- 在单连通流形上,一次微分形式ω正合的充要条件是dω=0。
应用
单连通性在复分析中非常重要。柯西积分定理和黎曼映射定理都依赖于单连通性。柯西积分定理保证了在单连通开集上的全纯函数有不定积分,而黎曼映射定理则保证了除了复数域C自身外,任何非空的单连通的复数域C的开子集都共形等价于单位圆盘。单连通性也是庞加莱猜想的一个重要条件。