Geschlecht (Fläche)

topologische Invariante

Unter dem Geschlecht einer kompakten orientierbaren Fläche versteht man in der Topologie die Anzahl der „Löcher“ (oder der „Henkel“) der Fläche. Die Bezeichnung und die Definition gehen auf Alfred Clebsch zurück.

Das Geschlecht ist eine topologische Invariante. Der Klassifikationssatz für Flächen besagt, dass geschlossene orientierbare Flächen bis auf Homöomorphie durch ihr Geschlecht klassifiziert werden.

DefinitionBearbeiten

Das Geschlecht einer Fläche ist definiert als die maximale Anzahl von möglichen Schnitten entlang disjunkter, einfach geschlossener Kurven, so dass die Fläche nach dem Schnittvorgang, also nach allen gemachten Schnitten, immer noch zusammenhängend ist.

BegriffBearbeiten

Bernhard Riemann befasste sich schon 1857 mit „Löchern“ in Flächen. Er nannte diese Größe Klassenzahl. Der Begriff Geschlecht wurde 1864 durch Alfred Clebsch eingeführt.[1]

BeispieleBearbeiten

 
Dieser Doppeltorus hat das Geschlecht 2.

Die Kugeloberfläche   hat das Geschlecht 0, da sie keine Löcher hat, bzw. jeder Schnitt sie in zwei nichtzusammenhängende Teile teilt.

Die Torusfläche hat das Geschlecht 1.

Beziehungen zu anderen GrößenBearbeiten

Die Euler-Charakteristik   und das Geschlecht   hängen für orientierbare, geschlossene Flächen wie folgt zusammen

 .

LiteraturBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. D.D. Bleecker, B. Booss: Topology and Analysis: The Atiyah-Singer Index Formula and Gauge-Theoretic Physics. Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 978-1-4684-0627-6, S. 288 (google.com).