대수적 위상수학과 조합론에서 오일러 지표(Euler指標, 영어: Euler characteristic)란 위상 공간 또는 그래프의 위상수학적 불변량의 하나인 정수다. 즉, 공간의 크기나 왜곡에 관계없는 값이다. 오일러-푸앵카레 지표(Euler-Poincaré characteristic)라고도 부른다. 기호는 그리스 문자 이다.
정의
사슬 복합체 의 호몰로지 가 모두 유한 계수를 갖는다고 하고, 또한 이 어떤 최저·최고 차수 밖에서는 계수가 0이라고 하자. 그렇다면, 사슬 복합체 의 오일러 지표 는 다음과 같은 정수이다.
위상 공간 의 오일러 지표 는 그 특이 사슬 복합체의 오일러 지표이다. CW 복합체 의 오일러 지표는 세포 사슬 복합체의 오일러 지표이다. 특히, 그래프나 다면체는 자연스럽게 CW 복합체를 이루므로, 오일러 지표를 조합론적으로 계산할 수 있다.
예
다면체
v를 꼭짓점, e를 모서리, f를 면의 수라고 할 때 오일러 지표 는 다음과 같다.
오일러 지표는 위상수학적 불변량이고, 모든 다면체는 구와 위상동형이므로, 다면체의 오일러 지표의 값은 그 모양에 관계 없이 항상 2이다.
이름
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그림
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꼭짓점 v
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모서리 e
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면 f
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오일러 지표: v - e + f
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정사면체
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4
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6
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4
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2
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정육면체
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8
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12
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6
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2
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정팔면체
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6
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12
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8
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2
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정십이면체
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20
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30
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12
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2
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정이십면체
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12
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30
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20
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2
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곡면
일반적인 곡면이 주어지더라도 표면에 다각형을 그려서 오일러 지표를 계산할 수 있다.
이름
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그림
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오일러 지표
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폐구간
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1
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원
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0
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원판(disk)
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1
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구
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2
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토러스(Torus) (두 원의 곱집합)
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0
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이중 토러스
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-2
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삼중 토러스
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-4
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실사영평면(Real projective plane)
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1
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뫼비우스 띠
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0
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클라인 병
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0
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연결되지 않은 두 개의 구 (교점이 없는 두 구의 합집합)
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2 + 2 = 4
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역사
레온하르트 오일러가 다면체에 대하여 정의하였다. 이후 이 개념은 대수적 위상수학을 통해 일반적인 위상 공간의 호몰로지에 대하여 일반화되었다.
같이 보기
참고 문헌
외부 링크