从微分拓扑角度证明Brouwer不动点定理

半年前我发了一篇文,是从拓扑(准确来说是同伦)的角度证明Brouwer不动点定理. 这学期的几何讨论班选择了John W. Milnor的<Topology From The Differentiable Viewpoint>,很薄的一本书,但大师就有办法用三言两语把复杂的事情解释清楚. 书中带边流形的部分再一次出现了Brouwer不动点定理,对我来说是一个全新的证明思路,虽然最重要的步骤和上一篇文是一样的:作射线.

\begin{align}Lem.&X是紧带边流形,则没有光滑映射f:X\rightarrow \partial X能够保持 \partial X不动.\\pf.& 反证,假设这样的f存在.\\&由Sard定理,正则点稠密,所以可取 y\in \partial X是f的正则值. 另外\\&因为f_{| \partial X}=id_{| \partial X}当然以 y为正则值,故 f^{-1}(y)是一个1-维的光\\&滑带边紧流形,以f^{-1}(y)\cap \partial X=\{y\}为边. 但是1-维紧流形是\\&有限个圆周、闭线段的(不交)并,故f^{-1}(y)应该是偶数个点,\\&矛盾!\quad \Box \end{align}

有了这个引理,我们能证明光滑映射下的Brouwer不动点定理.

\begin{align}
Thm.&光滑映射g:D^n\rightarrow D^n总有不动点.\\
pf.&假设不然,则如上一篇文章作f(x)=\overline  {g(x)x}\cap S^{n-1}.\\
&f不难验证是光滑的(只要写出显式立即就能看出,这里不赘述),\\
&而且 f_{| S^{n-1}}=id_{|S^{n-1}},这与引理矛盾. \quad \Box 
\end{align}

实际上我们已经证明了连续映射下的Brouwer不动点定理了:注意到多项式是光滑的以及Weiertrass逼近同样适用于多元函数,因此我们可以把连续映射的情形归结为光滑映射的情形. 这里不再赘述逼近的估计过程.

思考:实际上,为了证明连续映射的命题,可以先对光滑映射建立结果,再逼近(最后的逼近只消做一些估计,往往都是对的).

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 217,734评论 6 505
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,931评论 3 394
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,133评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,532评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,585评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,462评论 1 302
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,262评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,153评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,587评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,792评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,919评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,635评论 5 345
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,237评论 3 329
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,855评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,983评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,048评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,864评论 2 354