克莱因瓶

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三维空间中的克莱因瓶

数学领域中,克莱因瓶Klein bottle)是指一种无定向性的平面,比如2维平面,就没有“内部”和“外部”之分。克莱因瓶最初的概念提出是由德国数学家菲利克斯·克莱因(Felix Christian Klein)提出的。克莱因瓶和莫比乌斯带(Möbius strip)非常相像。

克莱因瓶的结构非常简单,一个瓶子底部有一个洞,现在延长瓶子的颈部,并且扭曲地进入瓶子内部,然后和底部的洞相连接。

和我们平时用来喝水的杯子不一样,这个物体没有“边”,它的表面不会终结。它也不类似于气球 ,一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面(所以说它没有内外部之分)。

其名稱可能源自德語中的「Kleinsche Fläche」(克萊因平面),後來被誤解為「Kleinsche Flasche」(克萊因瓶)。德語最終也沿用了「克萊因瓶」這種稱呼。[1]

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性质 [编辑]

从拓扑学角度上看,克莱因瓶可以定义为[0,1] × [0,1]的矩阵,边定义为(0,y) ~ (1,y),其中0 ≤ y ≤ 1;和(x,0) ~ (1-x,1),其中0 ≤ x ≤ 1。

可以用图表示为

Klein Bottle Folding 1.svg

就像莫比乌斯带一样,克莱因瓶是不可定向的。但是与之不同的是,克莱因瓶是一个闭合的曲面,也就是说它没有边界。莫比乌斯带可以嵌入到3维或更高维的欧几里得空间,克莱因瓶只能嵌入到于四维或更高维空间。

结构 [编辑]

克萊因瓶的結構非常簡單,一個瓶子底部有一個洞,並延長瓶子的頸部,然後扭曲地進入瓶子內部,最後與底部的洞相連接。

参数化 [编辑]

参看 [编辑]

参考资料 [编辑]

  1. ^ Bonahon, Francis. Low-dimensional geometry: from Euclidean surfaces to hyperbolic knots. AMS Bookstore. 2009-08-05. 95. ISBN 978-0-8218-4816-6. , Extract of page 95