微分形式

微分拓扑和张量分析领域的概念
微分形式(differential form)是多变量微积分,微分拓扑和张量分析领域的一个数学概念。现代意义上的微分形式,及其以楔积和外微分结构形成外代数的想法,都是由著名法国数学家埃里·卡当(Elie Cartan)引入的。

定义

微分形式是微分几何学中最基本的概念。我们首先以n维 欧氏空间R^n为例,来解释微分形式。设(x_1,...x_n)是欧氏空间坐标。在这个空间中,我们有自然的度量,即欧几里得度量, 它的微分表达式为
ds^2=dx_1^2+...dx_n^2。这里dx_i是传统的一阶微分。而 dx_i^2 指的是 dx_i和它自己的在域R上的张量积。类似地,ds是无穷小向量dr的模长,而ds^2是ds和自己在域R上的张量积。
把dx_1(p),...dx_n (p)作为基向量,其中,p为R^n中的一个点,以实常数为系数,可以生成域R上的一个n维的向量空间T^*,称为R^n在点p的余切空间,在线性同构的意义下,它就是R^n自己而已;而如果把系数由常数换成点p所在的开邻域上的实值函数,则上述的n个基向量可以生成函数环上的一个n秩的模,叫做一阶外微分形式模。在代数几何中,这个模是很常用的。