定理已证明
布劳威尔不动点定理
命题陈述
从 中的闭单位球到自身的任意连续映射 至少有一个不动点,即存在 使得 。
为什么成立?
无论怎样搅拌一杯咖啡,只要运动是连续的且咖啡始终留在杯内,液体中总有某一点恰好回到它原来的位置。把一张纸揉皱后不撕破地重新摊平放回原来的轮廓内,纸上总有某一点恰好落在自己原来的位置上。
证明思路
反证法:假设 没有不动点。对每个 ,作从 出发经过 的射线,设 为该射线与边界球面 的交点。这样得到的 是一个连续映射 ,且在边界上是恒等映射——即球体到其边界球面的一个收缩(retraction)。代数拓扑(边界球面不是球体的收缩核这一事实,可用同调证明,当 时也可直接用介值定理证明)表明这样的收缩不存在,由此得到矛盾。
用到此定理的主题
相关定理
分步证明
该定理暂无分步证明。
参考文献
- L. E. J. Brouwer (1911). Über Abbildung von Mannigfaltigkeiten · DOI:10.1007/bf01456931
- John Milnor (1978). Analytic proofs of the 'hairy ball theorem' and the Brouwer fixed point theorem