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高斯波涅公式

高斯-波涅公式(Gauss–Bonnet formula),也稱為高斯-波涅定理(Gauss–Bonnet theorem),是微分幾何中的一個重要定理,它建立了曲面幾何與內角和之間的關係。該公式表述為:

高斯-波涅公式:對於任意緊緻、無邊界的二維黎曼面 (M),其歐拉示性數 ( \chi(M) ) 與高斯曲率 (K) 之間的關係為:

[ \int_M K , dA = 2\pi \chi(M) ]

其中,( \chi(M) ) 是 (M) 的歐拉示性數,(K) 是 (M) 上某一點的高斯曲率,(dA) 是面積元素。

推廣:

陳省身(Chern)推廣了高斯-波涅公式,發現了陳-高斯-波涅定理(Chern–Gauss–Bonnet theorem)。

AtiyahSinger 最終將陳-高斯-波涅定理進一步發展為了阿蒂亞-辛格指標定理(Atiyah–Singer index theorem)。

這些推廣和擴展進一步深化了我們對曲面幾何和拓撲的理解,特別是在高維流形上的套用。高斯-波涅公式不僅在數學中有重要地位,也在物理學中有著廣泛的套用,特別是在相對論量子場論中。