aclaración sobre el uso de la inmersión en la definición de subvariedades incrustadas

la definición de subvariedades incrustadas como se da en el texto de standby es:

la imagen de una incrustación topológica + inmersión es una subvariedad incrustada

Supongamos que tenemos una variedad suave METRO y norte de dimensiones metro y norte tal que metro > norte .Dejar F : norte METRO ser un mapa suave y una incrustación topológica en su imagen F ( norte ) bajo topología subespacial que F ( norte ) hereda de METRO . Entonces, hay una estructura suave en F ( norte ) tal que F : norte F ( norte ) es un difeomorfismo (los mapas de coordenadas suaves son solo mapas de la forma F F 1 , dónde F es un mapa de coordenadas suave para norte ). Por lo tanto, nos da una variedad suave F ( norte ) de dimensión similar a norte que se sienta dentro METRO .Además, F(N) tiene una estructura suave heredada naturalmente de la estructura suave en M y ambas estructuras pueden ser completamente diferentes como se muestra en el siguiente ejemplo:

Dejar norte = R y METRO = R 2 . El mapa F : norte METRO , X ( X 3 , 0 ) es una incrustación topológica de R en R 2 . Sin embargo, la imagen F ( norte ) = R × 0 R 2 no hereda la misma estructura suave que un subespacio de METRO como lo hace empujando hacia adelante la estructura lisa de norte . (Las dos estructuras lisas en F ( norte ) producen variedades difeomorfas, pero no son equivalentes).

Entiendo que queremos investigar formas significativas de dotar F F ( norte ) con una estructura subvariedad suave . La palabra "subvariedad" aquí sugiere que algo sobre la estructura suave en F F ( norte ) debe ser compatible con la estructura lisa de METRO METRO .Pero, como se muestra en el ejemplo anterior, hay dos estructuras suaves en F F ( norte ) .

Mi pregunta es:

¿Hay un papel de tomar F como una inmersión, de modo que ambas estructuras lisas (la empujada hacia adelante a través de F y el heredado de METRO ) son lo mismo? Si no es así, ¿por qué se consideran las inmersiones en la definición?

¡Cualquier entrada es bienvenida!

Básicamente, la condición de inmersión asegura que la imagen no tenga 'cúspides' y, por lo tanto, sea una subvariedad suave, en lugar de una subvariedad topológica que es singular.
@Chris Huang: gracias por su opinión... entiendo esto, pero ¿cómo lo asegura la inmersión y cómo se logra la estructura suave (una definida por difeomorfismo a través de incrustaciones topológicas (empuje hacia adelante) y otra heredada por estructura suave) en el que se asienta F(N) se vuelven iguales simplemente considerando las inmersiones
Sí, la respuesta a su pregunta es positiva: la condición de inmersión asegura que (1) F ( norte ) es una subvariedad suave de METRO y (2) las dos estructuras lisas en F ( norte ) son lo mismo. Como un ejemplo más extremo, considere las variedades norte , METRO de la misma dimensión.

Respuestas (1)

El comentario de @Moishe Kohan resume bastante bien las razones, pero permítanme ampliarlas un poco.

La razón más importante para asumir F es una inmersión es que si no lo haces, entonces F ( norte ) puede ser algo que definitivamente no queremos considerar como una subvariedad suave sumergida. Por ejemplo, considere el mapa F : R R 2 dada por

F ( X ) = ( X 3 , X 2 ) .
Esta es una incrustación topológica y un mapa suave. Su imagen tiene una cúspide en el origen:

imagen de f

La idea general de una subvariedad uniforme es que, localmente, se supone que debe verse como una versión suavemente deformada de un subespacio lineal. Esto no lo hace.

La segunda razón para insistir en una inmersión es que incluso en el caso de que el conjunto de imágenes resulte ser una subvariedad agradable y suave, la estructura suave en norte se supone que tiene algo que ver con eso en METRO . Sí, puede considerar el caso en que no coincidan, como el mapa. GRAMO : R R 2 dada por GRAMO ( X ) = ( X 3 , 0 ) . El conjunto de imágenes es el X -eje, pero la estructura lisa determinada por GRAMO no está relacionado con el que hereda R 2 . En este caso, si quiere pensar en la imagen como un "subobjeto" de R 2 , la estructura suave original es completamente irrelevante. Requerir que el mapa sea una inmersión asegura que la estructura suave en norte está muy relacionado con el de METRO .

:gracias por su respuesta señor...
Además, ¿podemos probar también que la estructura suave heredada en F(N) de M y la estructura suave derivada de la incrustación topológica son equivalentes si y sólo si f es una inmersión?
@AbhishekShrivastava: De nada. Sí, SI asume que F ( norte ) es una subvariedad incrustada de METRO y F es una incrustación topológica suave, entonces esas dos estructuras suaves son las mismas iff F es un difeomorfismo sobre su imagen. Y una vez que sepas F es una incrustación topológica suave, es un diffeo sobre su imagen si y solo si es una inmersión.