खिंचाव अपरिवर्तनीय

ज्यामिति में, देह इनवेरिएंट यह निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला मान है कि क्या एक बहुतल को टुकड़ों में काटा जा सकता है और फिर से जोड़ा जा सकता है (विच्छेदन समस्या) दूसरे में, और क्या पॉलीहेड्रॉन या इसके विच्छेदन हनीकॉम्ब (ज्यामिति) हो सकते हैं। इसका नाम मैक्स डेहन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने इसका इस्तेमाल हिल्बर्ट की तीसरी समस्या को हल करने के लिए किया था, यह साबित करके कि समान मात्रा वाले सभी पॉलीहेड्रा को एक दूसरे में विच्छेदित नहीं किया जा सकता है।

दो पॉलीहेड्रा में पॉलीहेड्रल टुकड़ों में एक विच्छेदन होता है जिसे किसी एक में फिर से इकट्ठा किया जा सकता है, अगर और केवल अगर उनके वॉल्यूम और देह इनवेरिएंट समान हों। एक पॉलीहेड्रॉन को काटा जा सकता है और टाइल स्पेस में फिर से जोड़ा जा सकता है अगर और केवल अगर इसका देह इनवेरिएंट शून्य है, तो देह्न इनवेरिएंट शून्य होना स्पेस-फिलिंग पॉलीहेड्रॉन होने के लिए एक आवश्यक शर्त है। स्व-चौराहे-मुक्त लचीले पॉलीहेड्रॉन का डीएचएन अपरिवर्तनीय है क्योंकि यह फ्लेक्स करता है।

घन के लिए देह अपरिवर्तनीय शून्य है, लेकिन अन्य प्लेटोनिक ठोस के लिए शून्य नहीं है, जिसका अर्थ है कि अन्य ठोस स्थान टाइल नहीं कर सकते हैं और उन्हें घन में विच्छेदित नहीं किया जा सकता है। सभी आर्किमिडीयन ठोसों में डीएचएन अपरिवर्तनीय होते हैं जो प्लेटोनिक ठोसों के लिए अपरिवर्तनीय संयोजनों के तर्कसंगत संयोजन होते हैं। विशेष रूप से, कटा हुआ ऑक्टाहेड्रॉन भी अंतरिक्ष को टाइल करता है और घन की तरह देह इनवेरिएंट शून्य है।

पॉलीहेड्रा के डीएचएन इनवेरिएंट नंबर नहीं हैं। इसके बजाय, वे एक अनंत-आयामी टेंसर स्पेस के तत्व हैं। एबेलियन समूह के रूप में देखा जाने वाला यह स्थान समूह होमोलॉजी से जुड़े एक सटीक अनुक्रम का हिस्सा है। इसी तरह के आविष्कारों को कुछ अन्य विच्छेदन पहेलियों के लिए भी परिभाषित किया जा सकता है, जिसमें अक्ष-समानांतर कटौती और अनुवादों द्वारा एक दूसरे में आयताकार बहुभुजों को विच्छेदित करने की समस्या शामिल है।

पृष्ठभूमि और इतिहास
दो आयामों में, 19वीं शताब्दी की शुरुआत के वालेस-बोल्याई-गेरवीन प्रमेय में कहा गया है कि समान क्षेत्र के किन्हीं भी दो बहुभुजों को बहुभुज के टुकड़ों में काटा जा सकता है और एक दूसरे में फिर से जोड़ा जा सकता है। 19वीं शताब्दी के अंत में, डेविड हिल्बर्ट इस परिणाम में दिलचस्पी लेने लगे। उन्होंने इसे यूक्लिडियन ज्यामिति के लिए हिल्बर्ट के सिद्धांतों के संबंध में द्वि-आयामी बहुभुजों के क्षेत्र को स्वयंसिद्ध करने के तरीके के रूप में उपयोग किया। यह यूक्लिड के तत्वों|यूक्लिड के तत्वों द्वारा अधिक सहज रूप से नियंत्रित किए गए क्षेत्र जैसी स्पष्ट धारणाओं का इलाज करके, ज्यामिति की नींव को और अधिक कठोर बनाने के एक कार्यक्रम का हिस्सा था। स्वाभाविक रूप से, इसने यह सवाल उठाया कि क्या एक समान स्वयंसिद्ध उपचार को ठोस ज्यामिति तक बढ़ाया जा सकता है। गणितज्ञों की 1900 अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस में, हिल्बर्ट ने हिल्बर्ट की समस्याओं को तैयार किया, समस्याओं का एक समूह जो 20वीं सदी के गणित में बहुत प्रभावशाली बन गया। उनमें से एक, हिल्बर्ट की तीसरी समस्या, ने ठोस आयतन के स्वयंसिद्धीकरण पर इस प्रश्न को संबोधित किया। हिल्बर्ट की तीसरी समस्या, अधिक विशेष रूप से पूछी गई, कि क्या समान मात्रा के प्रत्येक दो पॉलीहेड्रा को हमेशा पॉलीहेड्रल टुकड़ों में काटा जा सकता है और एक दूसरे में फिर से जोड़ा जा सकता है। यदि यह स्थिति होती, तो किसी भी बहुफलक के आयतन को स्वयंसिद्ध रूप से परिभाषित किया जा सकता था, एक समतुल्य घन के आयतन के रूप में जिसमें इसे फिर से जोड़ा जा सकता था। हालाँकि, उत्तर नकारात्मक निकला: सभी पॉलीहेड्रा को क्यूब्स में विच्छेदित नहीं किया जा सकता है। कुछ अन्य हिल्बर्ट समस्याओं के विपरीत, तीसरी समस्या का उत्तर बहुत जल्दी आ गया। हिल्बर्ट के छात्र मैक्स डेहन ने अपने 1900 के आवास शोध में, इस समस्या को हल करने के लिए डेहन अपरिवर्तनीय का आविष्कार किया। देह ने साबित किया कि, एक दूसरे में पुन: संयोजन करने के लिए, समान मात्रा के दो पॉलीहेड्रा में समान देह अपरिवर्तनीय भी होना चाहिए, लेकिन उन्होंने समान मात्रा के दो टेट्राहेड्रा पाए जिनके देह के आक्रमण अलग-अलग थे। इसने समस्या का नकारात्मक समाधान प्रदान किया। हालांकि देहान ने अपने अपरिवर्तनीय को अलग तरीके से तैयार किया, देह के अपरिवर्तनीय के लिए आधुनिक दृष्टिकोण इसे निम्नलिखित मॉड्यूल के टेंसर उत्पाद में मूल्य के रूप में वर्णित करना है.

सरलीकृत गणना
Dehn invariant को एक तरह से परिभाषित करना जो एक साथ सभी पॉलीहेड्रा पर लागू हो सकता है, इसमें अनंत-आयामी वेक्टर रिक्त स्थान शामिल हैं (देखें, नीचे)। हालाँकि, जब किसी विशेष उदाहरण तक सीमित किया जाता है, जिसमें बहुत सारे पॉलीहेड्रा होते हैं, जैसे कि प्लेटोनिक ठोस, इसे सरल तरीके से परिभाषित किया जा सकता है, जिसमें केवल एक सीमित संख्या में आयाम शामिल होते हैं:
 * सभी पॉलीहेड्रा के किनारों की लंबाई और डायहेड्रल कोण (एक किनारे के साथ दो चेहरों के बीच का कोण) निर्धारित करें।
 * ऐसे कोणों का एक उपसमुच्चय ज्ञात करें जो एक परिमेय आधार (रैखिक बीजगणित) बनाता है। इसका मतलब यह है कि प्रत्येक डायहेड्रल कोण को परिमेय संख्या गुणांकों के साथ आधार तत्वों के रैखिक संयोजन के रूप में दर्शाया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, कोई तर्कसंगत निर्भरता नहीं। शामिल $$\pi$$ (या का एक परिमेय गुणक $$\pi$$) इस आधार पर।
 * एक पॉलीहेड्रॉन के प्रत्येक किनारे के लिए, आधारों से कोणों के तर्कसंगत संयोजन के रूप में इसके डायहेड्रल कोण का प्रतिनिधित्व करें। के परिमेय गुणज के लिए गुणांक को त्यागें $$\pi$$ इस संयोजन में। शेष गुणांकों को वेक्टर अंतरिक्ष के निर्देशांक के रूप में समझें जिनके आयाम आधार कोणों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और इस वेक्टर को किनारे की लंबाई से स्केल करें।
 * एक बहुफलक के सभी किनारों के लिए सदिशों का योग करें ताकि इसके देह इनवेरिएंट का उत्पादन किया जा सके।

हालांकि इस पद्धति में आधार तत्वों के मनमाना विकल्प शामिल हैं, ये विकल्प केवल उन गुणांकों को प्रभावित करते हैं जिनके द्वारा Dehn invariants का प्रतिनिधित्व किया जाता है। अमूर्त सदिश स्थान के तत्वों के रूप में, वे आधार की पसंद से अप्रभावित हैं। पॉलीहेड्रा के किसी भी परिमित सेट के डीएचएन इनवेरिएंट्स द्वारा फैले सदिश स्थल अनंत-आयामी वेक्टर स्पेस के एक परिमित-आयामी उप-स्थान बनाता है जिसमें सभी पॉलीहेड्रा के डीएचएन इनवेरिएंट्स परिभाषित होते हैं। डायहेड्रल कोणों के कौन से संयोजन तर्कसंगत रैखिक संयोजनों से संबंधित हैं, यह प्रश्न हमेशा सीधा नहीं होता है, और संख्या सिद्धांत में गैर-तुच्छ तरीकों को शामिल कर सकता है।

प्लेटोनिक ठोस
पांच प्लेटोनिक ठोस के लिए, डायहेड्रल कोण हैं: एक घन का द्वितल कोण का परिमेय गुणक होता है $$\pi$$, लेकिन बाकी नहीं हैं। नियमित चतुष्फलक और नियमित अष्टफलक के द्वितल कोण पूरक कोण हैं: वे योग करते हैं to $\pi$. इन पाँच कोणों में से चतुष्फलक या अष्टफलक में से किसी एक को हटाने से एक तर्कसंगत आधार उत्पन्न होता है: इन कोणों के बीच कोई अन्य तर्कसंगत संबंध नहीं है। यदि, उदाहरण के लिए, आधार जो छूट जाता है $$\theta_{\mathrm{oct}}$$ प्रयोग किया जाता है, और $$\theta_{\mathrm{cube}}$$ एक आधार तत्व के रूप में प्रयोग किया जाता है लेकिन फिर छोड़ दिया जाता है (के परिमेय गुणक के रूप में $$\pi$$) देह्न अपरिवर्तनीय गणना से, फिर शेष कोण आधार तत्व हैं $$\theta_{\mathrm{tet}}$$, $$\theta_{\mathrm{dodec}}$$, तथा $$\theta_{\mathrm{icos}}$$. परिणामी Dehn invariants में प्रत्येक आधार तत्व के लिए एक आयाम होगा। इस आधार के साथ, किनारे की लंबाई वाले प्लेटोनिक ठोस के लिए $$s$$, देह के अपरिवर्तनीय हैं:
 * $$\theta_{\mathrm{tet}}=\arccos\tfrac{1}{3}\approx 70.5^\circ$$ टेट्राहेड्रॉन के लिए।
 * $$\theta_{\mathrm{cube}}=\pi/2=90^\circ$$ घन के लिए।
 * $$\theta_{\mathrm{oct}}=\arccos(-\tfrac{1}{3})\approx 109.5^\circ$$ अष्टफलक के लिए।
 * $$\theta_{\mathrm{dodec}}=2\arctan2\approx126.9^\circ$$ द्वादशफलक के लिए।
 * $$\theta_{\mathrm{icos}}=\arccos(-\tfrac13\sqrt5)\approx138.2^\circ$$ आइकोसैहेड्रोन के लिए।
 * $$(6s,0,0)$$ टेट्राहेड्रॉन के लिए। इसकी लंबाई के छह किनारे हैं $$s$$, टेट्राहेड्रल डायहेड्रल कोणों के साथ।
 * $$(0,0,0)$$ घन के लिए। इसके किनारों में डायहेड्रल कोण होते हैं जो केवल के संदर्भ में व्यक्त किए जाते हैं $$\theta_{\mathrm{cube}}$$, Dehn invariant से छोड़ा गया।
 * $$(-12s,0,0)$$ अष्टफलक के लिए। इसके बारह किनारों में डायहेड्रल हैं $$\theta_{\mathrm{oct}}=2\theta_{\mathrm{cube}}-\theta_{\mathrm{tet}}$$. इस संयोजन में, के लिए गुणांक $$\theta_{\mathrm{cube}}$$ खारिज कर दिया जाता है, केवल एक गुणांक छोड़कर $$-1$$ for \theta_{\mathrm{tet}}.|undefined
 * $$(0,30s,0)$$ द्वादशफलक के लिए। इसमें डोडेकाहेड्रल डायहेड्रल कोणों के साथ 30 किनारे हैं।
 * $$(0,0,30s)$$ आइकोसैहेड्रोन के लिए। इसमें आइकोसाहेड्रल डायहेड्रल कोणों के साथ 30 किनारे हैं।

घन इनमें से केवल एक है जिसका देह्न परिवर्तक शून्य है। अन्य चार प्लेटोनिक ठोसों में से प्रत्येक के देह के आक्रमण असमान और अशून्य हैं। ऑक्टाहेड्रॉन का देह इनवेरिएंट है $$-2$$ एक ही किनारे की लंबाई के टेट्राहेड्रॉन के डीएचएन इनवेरिएंट का गुना।

संबंधित पॉलीहेड्रा
घन की तरह, किसी भी समांतर चतुर्भुज का देह इनवेरिएंट भी शून्य होता है। समांतर चतुर्भुज में चार समानांतर किनारों के प्रत्येक सेट की लंबाई समान होती है और डायहेड्रल कोणों का योग होता है $$\pi$$, इसलिए Dehn invariant में उनका योगदान शून्य हो जाता है। अन्य आर्किमिडीयन ठोसों के देह आक्रमणकारियों को प्लेटोनिक ठोसों के अपरिवर्तनीय संयोजनों के तर्कसंगत संयोजन के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है। पहले के समान आधार के संदर्भ में, उसी धारणा के साथ कि इन आकृतियों के किनारे की लंबाई है $$s$$, देह के अपरिवर्तनीय हैं:
 * $$(-6s,0,0)$$ काटे गए टेट्राहेड्रॉन के लिए।
 * $$(12s,0,0)$$ काटे गए घन, rhombi[[cuboctahedron]] और क्यूबोक्टाहेड्रोन के लिए।
 * $$(0,0,0)$$ काटे गए ऑक्टाहेड्रॉन के लिए, जो बिट्रंकेटेड क्यूबिक हनीकॉम्ब के रूप में रिक्त स्थान रखता है।
 * $$(0,0,-30s)$$ काटे गए डोडेकाहेड्रॉन के लिए।
 * $$(0,-30s,0)$$ काटे गए आइकोसैहेड्रॉन के लिए।
 * $$(0,-30s,-30s)$$ icosidodecahedron के लिए।
 * $$(0,30s,30s)$$ rhombicosidodecahedron के लिए।
 * $$(0,0,0)$$ काट-छाँट किए गए आईकोसाइडोडेकाहेड्रॉन के लिए। यह सीधे स्थान को टाइल नहीं करता है, लेकिन एक ज़ोनोहेड्रॉन के रूप में इसे समानांतर चतुर्भुज में विभाजित किया जा सकता है, जो करते हैं।

अनुप्रयोग
जैसा देखा गया है, बहुफलक के विच्छेदन के लिए देह इनवेरिएंट एक अपरिवर्तनीय (गणित) है, इस अर्थ में कि एक बहुफलक को छोटे बहुफलकीय टुकड़ों में काटना और फिर उन्हें एक अलग बहुफलक में फिर से जोड़ना परिणाम के देह अपरिवर्तनीय को नहीं बदलता है। विच्छेदन का एक अन्य अपरिवर्तनीय एक पॉलीहेड्रॉन का आयतन है: इसे पॉलीहेड्रल टुकड़ों में काटने और टुकड़ों को फिर से जोड़ने से कुल आयतन नहीं बदल सकता है। इसलिए, यदि एक बहुफलक $P$ दूसरे पॉलीहेड्रॉन में विच्छेदन है $Q$, दोनों $P$ तथा $Q$ समान देह इनवेरिएंट और साथ ही समान आयतन होना चाहिए।  इस परिणाम को यह साबित करके बढ़ाया कि इस समस्या के लिए वॉल्यूम और देह इनवेरिएंट ही एकमात्र इनवेरिएंट हैं। यदि $P$ तथा $Q$ दोनों में एक ही मात्रा और एक ही देह अपरिवर्तनीय है, एक को दूसरे में विभाजित करना हमेशा संभव होता है। देह का परिणाम गोलीय ज्यामिति और अतिपरवलयिक ज्यामिति के लिए वैध बना हुआ है। उन दोनों ज्यामितीयों में, दो पॉलीहेड्रा जिन्हें काटा जा सकता है और एक दूसरे में फिर से जोड़ा जा सकता है, उनके पास एक ही देह इनवेरिएंट होना चाहिए। हालांकि, जैसा कि जेसन ने देखा, गोलाकार या अतिशयोक्तिपूर्ण ज्यामिति के लिए सिडलर के परिणाम का विस्तार खुला रहता है: यह ज्ञात नहीं है कि दो गोलाकार या अतिशयोक्तिपूर्ण पॉलीहेड्रा समान आयतन और समान देह इनवेरिएंट को हमेशा एक दूसरे में काटा और फिर से जोड़ा जा सकता है। परिमित अतिपरवलयिक आयतन के साथ हर अतिपरवलयिक मैनिफोल्ड को जियोडेसिक सतहों के साथ एक अतिशयोक्तिपूर्ण पॉलीहेड्रॉन में काटा जा सकता है, जिसमें आवश्यक रूप से शून्य डीएचएन अपरिवर्तनीय है। Dehn invariant भी मधुकोश (ज्यामिति) के लिए बहुध्रुव की क्षमता को बाधित करता है। हर जगह भरने वाली टाइल में घन की तरह देह अपरिवर्तनीय शून्य होता है। पॉलीहेड्रा के लिए समय-समय पर यह टाइलिंग की आवधिकता का उपयोग करके समान आवधिकता के साथ टाइल को समानांतर चतुर्भुज में काटने और पुनर्व्यवस्थित करने के लिए अनुसरण करेगा, लेकिन यह परिणाम श्मिट-कॉनवे-डेनज़र बिप्रिज़्म जैसे एपरियोडिक टाइलों के लिए भी है, जिसका अस्तित्व एक अलग हिल्बर्ट समस्या से संबंधित है, हिल्बर्ट की अठारहवीं समस्या। इसका उल्टा सच नहीं है - डीएचएन इनवेरिएंट शून्य के साथ पॉलीहेड्रा मौजूद है जो अंतरिक्ष को टाइल नहीं करता है। हालाँकि, इन्हें हमेशा दूसरे आकार (घन) में विच्छेदित किया जा सकता है जो टाइल स्थान करता है। छोटा किया गया आईकोसिडोडेकेड्रोन एक उदाहरण है।

अधिक आम तौर पर, यदि पॉलीहेड्रा का कुछ संयोजन संयुक्त रूप से अंतरिक्ष को टाइल करता है, तो उनके डीएचएन इनवेरिएंट्स (समान अनुपात में लिया गया) का योग शून्य होना चाहिए। उदाहरण के लिए, टेट्राहेड्रल-ऑक्टाहेड्रल मधुकोश टेट्राहेड्रा और ऑक्टाहेड्रा द्वारा अंतरिक्ष की टाइलिंग है (ऑक्टाहेड्रा के रूप में दो बार टेट्राहेड्रा के साथ), इस तथ्य के अनुरूप है कि एक ऑक्टाहेड्रा और दो टेट्राहेड्रा (समान साइड लंबाई के साथ) के देह इनवेरिएंट का योग ) शून्य है।

टेंसर उत्पाद के रूप में
Dehn invariant की परिभाषा के लिए एक पॉलीहेड्रॉन की धारणा की आवश्यकता होती है जिसके लिए किनारों की लंबाई और डायहेड्रल कोण अच्छी तरह से परिभाषित होते हैं। आमतौर पर, यह पॉलीहेड्रा पर लागू होता है, जिसकी सीमाएं कई गुना होती हैं, जो यूक्लिडियन अंतरिक्ष में विमानों की एक सीमित संख्या में एम्बेडेड होती हैं। हालांकि, गोलाकार ज्यामिति या अतिशयोक्तिपूर्ण अंतरिक्ष में पॉलीहेड्रा के लिए देह इनवेरिएंट पर भी विचार किया गया है, और यूक्लिडियन अंतरिक्ष में कुछ स्व-क्रॉसिंग पॉलीहेड्रा के लिए। Dehn invariant के मान एक एबेलियन समूह से संबंधित हैं मॉड्यूल के टेन्सर उत्पाद के रूप में परिभाषित $$\R\otimes_\Z\R/2\pi\Z.$$ इस टेन्सर गुणनफल का बायाँ कारक वास्तविक संख्याओं का समुच्चय है (इस मामले में पॉलीहेड्रा के किनारों की लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है) और दायाँ कारक कांति में डायहेड्रल कोणों का प्रतिनिधित्व करता है, जो 2 के मॉड्यूलो तर्कसंगत गुणकों के रूप में दिए गए हैं।$\pi$. (कुछ स्रोत कोण मॉड्यूलो लेते हैं π के बजाय modulo 2π, या कोणों को इससे विभाजित करें π और उपयोग करें $$\R/\Z$$ जगह में of $\R/2\pi\Z$, लेकिन इससे परिणामी टेन्सर गुणनफल पर कोई फर्क नहीं पड़ता है, जैसा कि किसी भी परिमेय गुणक में होता है π उत्पाद में सही कारक शून्य हो जाता है।)

किनारे की लंबाई वाले पॉलीहेड्रॉन का देह इनवेरिएंट $$\ell_i$$ और किनारा डायहेड्रल कोण $$\theta_i$$ योग है $$\sum_i \ell_i\otimes\theta_i.$$ एक टेन्सर के रूप में इसकी संरचना देह को अपरिवर्तनीय अतिरिक्त गुण देती है जो ज्यामितीय रूप से सार्थक हैं। विशेष रूप से, इसकी एक टेंसर रैंक है, जो शब्दों की न्यूनतम संख्या है $$\ell\otimes\theta$$ किसी भी अभिव्यक्ति में ऐसे शब्दों के योग के रूप में। चूंकि एक पॉलीहेड्रॉन के किनारों पर योग के रूप में देह्न अपरिवर्तनीय की अभिव्यक्ति बिल्कुल इस रूप में है, देह्न अपरिवर्तनीय का रैंक किसी दिए गए पॉलीहेड्रॉन के विच्छेदन के परिणामस्वरूप किसी भी पॉलीहेड्रॉन के लिए संभव किनारों की न्यूनतम संख्या पर एक निचली सीमा देता है।

हैमेल आधार का प्रयोग
Dehn invariant के एक वैकल्पिक लेकिन समतुल्य विवरण में एक Hamel आधार, एक अनंत उपसमुच्चय का चुनाव शामिल है $$B$$ वास्तविक संख्याओं की ऐसी कि प्रत्येक वास्तविक संख्या को विशिष्ट रूप से तत्वों के बहुत से तर्कसंगत गुणकों के योग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है $$B$$. इस प्रकार, एक योज्य समूह के रूप में, $$\R$$ समूह समरूपता है $$\Q^{(B)}$$, प्रतियों के मॉड्यूल का प्रत्यक्ष योग $$\Q$$ के प्रत्येक तत्व के लिए एक योग के साथ $$B$$. यदि $$B$$ सावधानी से चुना जाता है ताकि π (या का एक परिमेय गुणक π) इसके तत्वों में से एक है, और $$B'$$ इस तत्व के साथ शेष आधार है, फिर टेंसर उत्पाद $$\R\otimes\R/2\pi\Z$$ (अनंत आयामी) वास्तविक वेक्टर अंतरिक्ष के रूप में वर्णित किया जा सकता है $$\R^{(B')}$$. Dehn invariant को प्रत्येक डायहेड्रल कोण को विघटित करके व्यक्त किया जा सकता है $$\theta_i$$ आधार तत्वों के परिमित योग में $$\theta_i=\sum_{j=0}^{k_i} q_{i,j} b_{i,j}$$ कहाँ पे $$q_{i,j}$$ तर्कसंगत है, $$b_{i,j}$$ हेमल आधार में वास्तविक संख्याओं में से एक है, और इन आधार तत्वों को क्रमांकित किया गया है ताकि $$b_{i,0}$$ का परिमेय गुणज है π वह संबंधित है $$B$$ लेकिन नहीं $$B'$$. इस अपघटन के साथ, देह अपरिवर्तनीय है $$\sum_i \sum_{j=1}^{k_i} \ell_i q_{i,j} e_{i,j},$$ जहां प्रत्येक $$e_{i,j}$$ में मानक इकाई वेक्टर है $$\R^{(B')}$$ आधार तत्व के अनुरूप $$b_{i,j}$$. यहाँ योग से शुरू होता है $$j=1$$, के परिमेय गुणजों के संगत पद को छोड़ने के लिए π. यद्यपि हेमल आधार सूत्रीकरण पसंद के स्वयंसिद्ध को शामिल करने के लिए प्रतीत होता है, इससे उत्पन्न होने वाले परिमित-आयामी वेक्टर स्थान पर ध्यान प्रतिबंधित करके (पॉलीहेड्रा के किसी विशिष्ट परिमित सेट पर विचार करते समय) इससे बचा जा सकता है। $$\Q$$ पॉलीहेड्रा के डायहेड्रल कोणों द्वारा। इस वैकल्पिक सूत्रीकरण से पता चलता है कि देह अपरिवर्तनीय के मूल्यों को एक वास्तविक सदिश स्थान की अतिरिक्त संरचना दी जा सकती है।

अनंत किनारों की लंबाई के साथ हाइपरबोलिक पॉलीहेड्रा
अतिशयोक्तिपूर्ण अंतरिक्ष में एक आदर्श पॉलीहेड्रॉन के लिए, किनारे की लंबाई अनंत होती है, जिससे देह की सामान्य परिभाषा अनुपयुक्त हो जाती है। फिर भी, इस ट्रंकेशन प्रक्रिया द्वारा बनाए गए अतिरिक्त किनारों को अनदेखा करते हुए, देह इनवेरिएंट को इन पॉलीहेड्रा तक विस्तारित किया जा सकता है ताकि राशिफल का उपयोग करके उनके सिरों को छोटा किया जा सके, और परिणामी ट्रंकेटेड आकार के लिए सामान्य तरीके से देह इनवेरिएंट की गणना की जा सके। परिणाम ट्रंकेशन के लिए होरोस्फीयर की पसंद पर निर्भर नहीं करता है, जब तक कि प्रत्येक दिए गए पॉलीहेड्रॉन के केवल एक शीर्ष को काट देता है।

वास्तविकता
हालांकि Dehn invariant मान लेता है $$\R\otimes_\Z\R/2\pi\Z,$$ इस स्थान के सभी तत्वों को पॉलीहेड्रा के डीएचएन इनवेरिएंट के रूप में महसूस नहीं किया जा सकता है। यूक्लिडियन पॉलीहेड्रा के डीएचएन इनवेरिएंट एक रैखिक उप-स्थान बनाते हैं $$\R\otimes_\Z\R/2\pi\Z$$: पॉलीहेड्रा के असंयुक्त संघ (या उन्हें एक चेहरे पर एक साथ चिपकाकर) ले कर पॉलीहेड्रा के देह इनवेरिएंट को जोड़ सकते हैं, पॉलीहेड्रॉन के आकार में बड़े क्यूब्स में छेद बनाकर देह इनवेरिएंट को नकार सकते हैं, और किसी भी द्वारा देह इनवेरिएंट को गुणा कर सकते हैं। बहुफलक को समान संख्या से स्केल करके स्केलर करें। किस तत्व का प्रश्न $$\R\otimes_\Z\R/2\pi\Z,$$ (या, समकक्ष, $$\R\otimes_\Z\R/\Z$$) वसूली योग्य हैं ड्यूपॉन्ट और साह के काम से स्पष्ट किया गया था, जिन्होंने समूह होमोलॉजी से जुड़े एबेलियन समूहों (वेक्टर रिक्त स्थान नहीं) के निम्नलिखित लघु सटीक अनुक्रम का अस्तित्व दिखाया: $$0\to H_2(\operatorname{SO}(3),\R^3)\to\mathcal{P}(E^3)/\mathcal{Z}(E^3)\to\R\otimes_\Z\R/\Z\to H_1(\operatorname{SO}(3),\R^3)\to 0$$ यहाँ, अंकन $$\mathcal{P}(E^3)$$ यूक्लिडियन पॉलीहेड्रा मोडुलो पर मुक्त एबेलियन समूह का प्रतिनिधित्व करता है, जो पॉलीहेड्रा के जोड़े से प्राप्त कुछ संबंध हैं जिन्हें एक दूसरे में विच्छेदित किया जा सकता है। $$\mathcal{Z}(E^3)$$ इस समूह में त्रिकोणीय प्रिज्म (ज्यामिति) द्वारा उत्पन्न उपसमूह है, और इसका उपयोग मात्रा का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है (क्योंकि प्रत्येक वास्तविक संख्या इस समूह के ठीक एक तत्व का आयतन है)। पॉलीहेड्रा के समूह से मानचित्र $$\R\otimes_\Z\R/\Z$$ देह अपरिवर्तनीय है। $$\operatorname{SO}(3)$$ रोटेशन समूह SO(3) है, और $$H$$ समूह समरूपता है। सिडलर का प्रमेय कि यूक्लिडियन विच्छेदन के लिए वॉल्यूम और देह इनवेरिएंट ही एकमात्र अपरिवर्तनीय हैं, इस कथन द्वारा होमोलॉजिकल रूप से दर्शाया गया है कि समूह $$H_2(\operatorname{SO}(3),\R^3)$$ इस क्रम में दिखाई देना वास्तव में शून्य है। यदि यह अशून्य होता, तो बहुफलक के समूह में इसकी छवि बहुलिका का एक परिवार देती जो समान आयतन के घन के लिए विच्छिन्न नहीं होते, लेकिन शून्य देह अपरिवर्तनीय होते हैं। सिडलर के प्रमेय के अनुसार, ऐसे पॉलीहेड्रा मौजूद नहीं हैं। समूह $$H_1(\operatorname{SO}(3),\R^3)$$ सटीक अनुक्रम के दायीं ओर दिखाई देने वाला समूह के लिए आइसोमोर्फिक है $$\Omega^1_{\R/\Q}$$ काहलर अवकलन का, और लंबाई और कोणों के टेन्सर उत्पादों से लेकर काहलर अंतर तक का नक्शा दिया गया है $$\ell\otimes\theta/\pi\mapsto\ell\frac{d\cos\theta}{\sin\theta},$$ कहाँ पे $$d$$ की सार्वभौमिक व्युत्पत्ति है $$\Omega^1_{\R/\Q}$$. इस समूह $$H_1(\operatorname{SO}(3),\R^3)=\Omega^1_{\R/\Q}$$ वास्तविकता के लिए एक बाधा है: इसके अशून्य तत्व के तत्वों से आते हैं $$\R\otimes_\Z\R/\Z$$ जिसे देह के आक्रमणकारियों के रूप में महसूस नहीं किया जा सकता है। अतिपरवलयिक या गोलाकार अंतरिक्ष में, वसूली योग्य डीएचएन अपरिवर्तनीय एक सदिश स्थान नहीं बनाते हैं, क्योंकि स्केलर गुणन अब संभव नहीं है। हालांकि, वे अभी भी टेन्सर उत्पाद का एक उपसमूह बनाते हैं जिसमें वे तत्व हैं। अनुरूप रूप से, ड्यूपॉन्ट और साह सटीक अनुक्रमों के अस्तित्व को सिद्ध करते हैं $$0\to H_3(\operatorname{SL}(2,\Complex),\Z)^-\to\mathcal{P}(\mathcal{H}^3)\to\R\otimes_\Z\R/\Z\to H_2(\operatorname{SL}(2,\Complex),\Z)^-\to 0$$ तथा $$0\to H_3(\operatorname{SU}(2),\Z)\to\mathcal{P}(S^3)/\Z\to\R\otimes_\Z\R/\Z\to H_2(\operatorname{SU}(2),\Z)\to 0.$$ यहां $$\operatorname{SL}$$ विशेष रैखिक समूह को दर्शाता है, और $$\operatorname{SL}(2,\Complex)$$ मोबियस परिवर्तनों का समूह है; सुपरस्क्रिप्ट माइनस-साइन जटिल संयुग्मन द्वारा प्रेरित इनवोल्यूशन के लिए (−1) -इगेनस्पेस को इंगित करता है। $$\operatorname{SU}$$ विशेष एकात्मक समूह को दर्शाता है। उपसमूह $$\Z$$ में $$\mathcal{P}(S^3)/\Z$$ पूरे क्षेत्र द्वारा उत्पन्न समूह है। फिर से, इन अनुक्रमों में सबसे सही गैर-शून्य समूह एक मूल्य की प्राप्ति के लिए बाधा है $$\R\otimes_\Z\R/\Z$$ एक Dehn अपरिवर्तनीय के रूप में।

Dehn invariant के इस बीजगणितीय दृश्य को उच्च आयामों तक बढ़ाया जा सकता है, जहां बीजगणितीय K-सिद्धांत को शामिल करते हुए एक प्रेरक (बीजगणितीय ज्यामिति) व्याख्या है।

संबंधित परिणाम
Dehn invariant के समान दृष्टिकोण का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि क्या दो आयताकार बहुभुज एक दूसरे में केवल अक्ष-समानांतर कटौती और अनुवाद (मनमानी कोणों और घुमावों पर कटौती के बजाय) का उपयोग करके विच्छेदित किए जा सकते हैं। इस तरह के विच्छेदन के लिए एक अपरिवर्तनीय टेंसर उत्पाद का उपयोग करता है $$\mathbb{R}\otimes_{\mathbb{Z}}\mathbb{R}$$ जहाँ उत्पाद में बाएँ और दाएँ पद आयतों की ऊँचाई और चौड़ाई का प्रतिनिधित्व करते हैं। किसी दिए गए बहुभुज के लिए अपरिवर्तनीय की गणना बहुभुज को आयतों में काटकर, प्रत्येक आयत की ऊँचाई और चौड़ाई के टेंसर उत्पाद को लेकर और परिणाम जोड़कर की जाती है। एक विच्छेदन संभव है अगर और केवल अगर दो बहुभुजों में एक ही अपरिवर्तनीय है, जिसका अर्थ है कि उनके समान क्षेत्र भी हैं। इस अपरिवर्तनीय का उपयोग यह साबित करने के लिए किया जा सकता है कि एक ही क्षेत्र के दो आयतों को एक दूसरे में विच्छेदित किया जा सकता है यदि और केवल यदि उनके पहलू अनुपात एक दूसरे के तर्कसंगत गुणक हैं। यह इस प्रकार है कि एक संघ से एक पॉलीओमिनो बनता है $$n$$ वर्गों को केवल इस तरह से एक वर्ग में विच्छेदित किया जा सकता है $$n$$ वर्ग संख्या है। Dehn invariant के इस संस्करण के लिए, टेंसर रैंक आयतों की न्यूनतम संख्या के बराबर होती है जिसमें एक बहुभुज को विच्छेदित किया जा सकता है। फ्लेक्सिबल पॉलीहेड्रॉन पॉलीहेड्रा का एक वर्ग है जो निरंतर गति से गुजर सकता है जो उनके चेहरे के आकार को संरक्षित करता है। कॉची की प्रमेय (ज्यामिति) | कॉची की कठोरता प्रमेय के अनुसार, उन्हें गैर-उत्तल होना चाहिए, और यह ज्ञात है (धौंकनी अनुमान | धौंकनी प्रमेय) कि इस गति के दौरान बहुफलक का आयतन स्थिर रहना चाहिए। इस प्रमेय के एक मजबूत संस्करण में कहा गया है कि इस तरह के पॉलीहेड्रॉन के डीएचएएन अपरिवर्तनीय भी किसी निरंतर गति के दौरान अपरिवर्तनीय रहना चाहिए। इस परिणाम को प्रबल धौंकनी अनुमान कहा जाता है। यह सभी गैर-स्व-प्रतिच्छेदी लचीले पॉलीहेड्रा के लिए सिद्ध किया गया है। हालांकि, स्व-चौराहों के साथ अधिक जटिल लचीले पॉलीहेड्रा के लिए, पॉलीहेड्रॉन फ्लेक्स के रूप में देह इनवेरिएंट लगातार बदल सकता है। एक पॉलीहेड्रल सतह के कुल औसत वक्रता को उसी तरह परिभाषित किया गया है जैसे कि किनारे की लंबाई के किनारों पर योग बाहरी डायहेड्रल कोणों से गुणा किया जाता है। यह किसी भी फ्लेक्सिंग पॉलीहेड्रॉन के लिए स्थिर रहने के लिए सिद्ध हुआ है।

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * समूह समरूपता
 * आर्किमिडीज़ ठोस
 * लचीला पॉलीहेड्रॉन
 * घनक्षेत्र
 * विच्छेदन पहेली
 * मधुकोश (ज्यामिति)
 * सटीक क्रम
 * घन ज्यामिति
 * गणितज्ञों की अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस
 * habilitation
 * मॉड्यूल का टेंसर उत्पाद
 * द्वितल कोण
 * अधिक कोण
 * समानांतर खात
 * कटा हुआ टेट्राहेड्रॉन
 * कटा हुआ घन
 * छोटा द्वादशफलक
 * कटा हुआ आईकोसाहेड्रॉन
 * काटे गए आईकोसाइडोडेकाहेड्रॉन
 * मात्रा
 * गोलाकार ज्यामिति
 * अतिशयोक्तिपूर्ण कई गुना
 * अतिशयोक्तिपूर्ण मात्रा
 * विविध
 * अतिशयोक्तिपूर्ण स्थान
 * हेमल आधार
 * पसंद का स्वयंसिद्ध
 * बीजगणितीय के-सिद्धांत
 * मकसद (बीजीय ज्यामिति)
 * आस्पेक्ट अनुपात
 * polyomino
 * मजबूत धौंकनी अनुमान

बाहरी संबंध

 * Video about Dehn invariants on Numberphile