拓扑学:单纯形(simplex)

单纯形( simplex**(** simplexes simplices**))**

1. 术语单纯形( simplex**)** 的词源

作为形容词,词义为"通过单一部分刻画的,"来自拉丁语"simplex",词义为"single(单一的),simple(简单的),plain(朴实的),unmixed(纯粹的),uncompounded(非复合的)," 字面意思是"one-fold (单一的;单纯的)"。

在数学意义上的用法由Pieter Hendrik Schoute (注:荷兰数学家)在1902年引入,在其著作 << Mehrdimensionale Geometrie>>(多维几何)(德语)中,Schoute起初建议使用术语"Simplicissimum," 但此后在下一页简写为"simplex" 。

2. 单纯形简述

在几何学中,一个单纯形 (复数:simplexes或simplices)是一个三角形 (triangle)或四面体 (tetrahedron)的概念向任意维度的推广。命名为单纯形是因为它表示任意已知维度中最简单的多面体(polytope)。例如:

一个0维单纯形(0-dimensional)是一个点,

一个1维单纯形(1-dimensional)是一条线段,

一个2维单纯形(2-dimensional)是一个三角形,

一个3维单纯形(3- dimensional)是一个多面体,

一个4单纯形(4- dimensional)是一个5点细胞体(5-cell),

具本来说,一个 k 维单纯形 (k -simplex)就是一个 k (k -dimensional)多面体即是其 (k + 1)个顶点的凸包 (convex hull)。更正式地讲,假设 (k + 1)个点 是仿射独立的(affinely independent), 其指的是 k 个向量 是线性无关的。则由它们确定的单纯形是点集

一个正则单纯形正规单纯形 (a regular simplex)是一个单纯形,同时也是一个正则多面体 (a regular polytope)。一个正则k 维单纯形可基于一个(k - 1)维单纯形通过将一个新的顶点按共边长度连接至所有原顶点而获得。

一个标准单纯形 (a standard simplex)或概率单纯形 (probability simplex)是一个 (k - 1)维单纯形,其顶点是 中的 k 个单位向量。或者,换句说,可表示成

在拓扑学和组合数学中,常通过"黏合(glue together)"单纯形来构成单纯复形(a simplicial complex)。

几何单纯形和单纯复形不应与抽象单纯复形相混淆,在抽象单纯复形中,单纯形只是一个有限集,而复形则是在取子集的情况下封闭的此类集合族。

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