dx dy の意味は？★２

dx とか dy って微積で出るけど、この明確な意味って何だ？

微少増分だとすると、大学初級のεδ論法でそんな曖昧なコトは排除されたのでは？
dy/dx が分数ではないとされるけど、分数のように計算したりするし…

微分形式だという話もあるが、微分形式の本を読んでも「これが微分形式だ！」なんて
やらないで、例によって天下り的に「こういう性質があるのが微分形式だ！」なんて言って
根底に潜むだろう思想を隠蔽するしｗ

※前スレ
https://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/math/1575816681/

にげと

わからない
X = [0, 1]とする
f(x)を、Xを含む開区間で微分可能な関数とすると

df = f'(x) dx

という変換法則をみたすものが微分形式らしい
そして、微分形式には∫_X という操作が定義できて

∫_X df = f(1) - f(0)

をみたす
以上は、変数変換によらず成り立つらしい

x = 0で微分可能な関数fに対して、

∂x(f) = f'(0)

で定まる写像∂xを考える

x = u(t)

と変数変換する（uも微分可能で、x = 0の十分小さな近傍で1対1。簡単のためt = 0でx = 0とする）と

∂u(f) = (f○u)'(0) = u'(0)f'(0)

となるから、

∂u = u'(0)∂x

となる。
つまり、∂とdは変数変換に対して同じ変換法則が成り立つらしい

ところで∂xたちは、Xに適当な条件を課すと
x = pで微分可能な関数の空間から実数への線形写像で

∂(fg) = ∂(f)g(p) + f(p)∂(g)

を満たすものとして特徴付けられるらしい
この定義は、上と違って座標のとり方によらない
だから、

�@ 各点に対して∂を定義する
�A ∂たちの空間の双対空間として、dたちの空間を定義する

こうすると、座標系の取り方によらずに定義できるらしい

んで、dたちの空間に積∧を定義して、Xやdfのfたちに適当な条件を課せば、dたちの空間の変換法則は、
偶然にも重積分の変換法則と同じになるらしい（ただし±1倍の違いをのぞく）

これが、俺が数学科の知人から聞いた話だ
うろ覚えだから、正しくできる人訂正してくれ

もひとつ補足

写像φ: X → Y

を考える
X, Yの∂たちの空間をTX, TY、dたちの空間をΩX, ΩYと書くことにする

φによって

TX → TY
∂ → (f → ∂(f○φ))

ΩY → ΩX
df → d(f○φ)

という線形写像が定まる
dたちの空間を∂たちの空間の双対空間として定義する理由はこれ
XY間の写像との対応で、矢印が逆になるから

私はこれらの説明には説得力があると思った
もしかしたら微分形式や接ベクトルは、物理や幾何学の概念の抽象化としてではなく
単純に多様体の圏からベクトル空間の圏への関手として導入された方が、すんなり理解できるのかも知れない

前スレにも書いたが、積分を微分形式と部分多様体の
対として〈dω,D〉と表示すればストークスの定理は
〈dη,C〉=〈η,∂C〉 と書かれることになる
ddη＝0であるし∂∂Cでもあることからわかるように
微分形式の外微分作用素と部分多様体の境界作用素
は双対の関係になっており、これがコホモロジーと
ホモロジーの双対性につながっているわけなのだ
コホモロジーはベクトル空間であるだけではなく
環としての構造をもっているのだが、他でもなく
それは、微分形式のもつ外積ω ∧ ηに由来している

微分形式が優れているのは
向きも定義できるからだな