

数学において、p次元葉層構造とは、多様体を部分多様体に分割したもので、すべて同じ次元pであり、 R nを方程式によって切り取られたp次元平面に分解することを局所的にモデル化したものである。部分多様体は葉層構造の葉と呼ばれる。
3次元球面には、リーブ葉層と呼ばれる有名な余次元1の葉層構造が存在する。
部分多様体は連結かつ単射的に埋め込まれている必要があるが、埋め込まれている必要はない。例えば、m が固定された無理数である場合、トーラスはは、傾きmのトーラス内の直線の集合によって葉層化される。各直線はトーラス内で稠密であり、単射的に埋め込まれているが、完全には埋め込まれていない。
多様体と部分多様体が区分的線形、微分可能(クラスC r)、または解析的な構造を持つことが要求される場合、それぞれ区分的線形、微分可能、または解析的な葉層構造が定義される。
臨界点を持たない多様体上の滑らかな実数値関数のレベルセットは、その多様体上に余次元 1 の葉層構造を形成します。例えば、一般相対性理論では、空間次元がいくつかあり、時間次元が 1 である時空は、勾配が時間的である滑らかな関数のレベルセットとして葉層構造化されることが多く、葉は空間的超曲面となります。すべての余次元 1 の葉層構造は局所的にはこのようにして生じますが、一般には大域的にはこのようには生じません。例えば、閉じた多様体の余次元 1 の葉層構造は、滑らかな関数のレベルセットによって与えられることはありません。なぜなら、閉じた多様体上の滑らかな関数は、必ず最大値と最小値に臨界点を持つからです。
葉理をより正確に定義するためには、いくつかの補助的な要素を定義する必要がある。

R nにおける矩形近傍は、 B = J 1 × ⋅⋅⋅ × J nの形の開部分集合であり、J iはi番目の座標軸上の(おそらく非有界の)相対的に開いた区間である。J 1が( a ,0]の形である場合、 B は境界を持つと言われる[ 1 ]
以下の定義では、R p × R qの値を持つ座標チャートが考慮され、境界と(凸)角を持つ多様体の可能性が許容されます。
余次元qのn次元多様体M上の葉層チャートは、 ( U , φ ) のペアであり、 U ⊆ Mは開集合で、微分同相写像である。R q内の長方形の近隣であり、R p内の長方形の近傍。集合P y = φ −1 ( B τ × { y })、ここでは、この葉状図表のプラークと呼ばれます。各 x ∈ B τに対して、集合S x = φ −1 ({ x } ×)は葉層チャートの横断線と呼ばれます。集合∂ τ U = φ −1 ( B τ × ( ∂)) はUの接線境界と呼ばれ、= φ −1 (( ∂B τ ) ×) はUの横方向境界と呼ばれます。[ 2 ]
葉状図はすべての葉状図の基本モデルであり、板は葉にあたる。表記B τは「 B接線」と読み、 「B横断」として。また、さまざまな可能性もある。∂ τとB τ が境界を持たない場合、葉層チャートは境界を持たないn次元多様体の余次元 q葉層構造をモデル化します。これらの矩形近傍のうち一方のみが境界を持つ場合、葉層チャートは境界を持ち角を持たない n 次元多様体の葉層構造のさまざまな可能性をモデル化します。具体的には、 ∂ τ が境界を持たない場合、葉層チャートは境界を持ち角を持たないn次元多様体の葉層構造のさまざまな可能性をモデル化します。≠ ∅ = ∂B τの場合、∂U = ∂ τ Uはプラークの和集合であり、プラークによる葉層構造は境界に接しています。∂B τ ≠ ∅ = ∂すると∂U =は横断線の和集合であり、葉層は境界に横断的である。最後に、∂≠ ∅ ≠ ∂B τ、これは接線境界と横断境界を分離する角を持つ葉層多様体のモデルです。[ 2 ]

n次元多様体M上の余次元q、クラスC r (0 ≤ r ≤ ∞)の葉層アトラスはC rアトラスである。余次元qの葉状チャートで、 PとQが異なるチャートのプラークである場合、すると、P ∩ QはPとQ の両方において開集合となる。[ 3 ]
一貫性のある葉層チャートの概念を再定式化する便利な方法は、w ∈ U α ∩ U β [ 4 ]に対して次のように書くことである。
( U α , φ α )という表記は、 [ 4 ]を付けて ( U α , x α , y α ) と書かれることがよくあります。
φ β ( U α ∩ U β )では、座標式は次のように変更できます[ 4 ]

( U α , x α , y α ) と ( U β , x β , y β ) がコヒーレントに葉層化されているという条件は、 P ⊂ U αがプラークである場合、P ∩ U βの連結成分がU βの (おそらく異なる) プラーク内に存在することを意味します。同様に、 U αとU βのプラークはそれぞれ横断座標y αとy βのレベルセットであるため、各点z ∈ U α ∩ U βには、次の式が成り立つ近傍が存在します。
xβとは無関係である。[ 4 ]
葉状図鑑の主な用途は、重なり合う図表を連結して葉状図の葉を形成することです。この目的やその他の目的のために、上記の葉状図鑑の一般的な定義はやや扱いにくいものです。一つの問題は、( U α , φ α ) の図表が ( U β , φ β )の複数の図表と接する可能性があることです。ある図表の図表が、別の図表の無限に多くの図表と接することさえあり得ます。しかし、以下に示すように、状況がはるかに規則的であると仮定しても、一般性は失われません。
2枚の葉綴じ地図帳そして同じ余次元と滑らかさクラスC rのM上では、もしこれは葉層状のC r -アトラスです。葉層状アトラスの整合性は等価関係です。[ 4 ]

上で定義された開集合上のプラークと横断線も開集合です。しかし、閉集合のプラークと横断線についても言及できます。すなわち、( U , φ ) と ( W , ψ ) が葉層チャートである場合、( Uの閉包) はWの部分集合であり、φ = ψ | Uならば、分かるように書かれた運ぶ微分同相的に
葉状図鑑は、
性質(1)により、座標xαとyαは座標に拡張される。そしての上そして、ある人はこう書いている。性質(3)は、 U α ∩ U β ≠ ∅ の場合、横座標が変化するという要求と同等である。独立しているそれは
同様の主張は、開いたチャート(オーバーラインなし)にも当てはまります。横座標マップy α は、沈み込みとして見ることができます。
また、式y α = y α ( y β ) は微分同相写像と見なすことができる。
これらはコサイクル条件を満たします。つまり、y δ ( U α ∩ U β ∩ U δ ) 上で、
そして特に、[ 7 ]
上記の一貫性と規則性の定義を用いると、すべての葉状アトラスには規則的な一貫性のある細分化が存在することが証明できる。[ 8 ]
葉理の定義には、葉理が形成される方法によっていくつかの異なる定義が存在する。葉理を形成する最も一般的な方法は、以下の段階に至る分解によるものである。

定義。n次元多様体Mの p 次元クラス C r 葉層構造とは、Mを互いに素な連結部分多様体 { L α } α∈ A の和集合 (葉層構造の葉と呼ばれる) に分解したものであり、次の性質を持つ。Mのすべての点は近傍Uと局所的なクラスC r座標系x =( x 1 , ⋅⋅⋅, x n ) : U → R nを持ち、各葉L αに対して、 U ∩ L αの成分は方程式x p +1 =定数、⋅⋅⋅, x n =定数で記述される。葉層構造は次のように表される。 ={ L α } α∈ A . [ 9 ]
葉の概念は、葉層構造を直感的に考える方法を可能にする。もう少し幾何学的な定義では、p次元の葉層構造n次元多様体Mのチャートは、 Mの互いに素で連結した埋め込みp次元部分多様体 (葉層構造の葉)の集合{ M a }と単純に考えることができ、 Mの任意の点xに対してチャートが存在する。U はR nと同相であり、 xを含み、すべての葉M aは、空集合または、U の像が可算個のサブスペースの集合のいずれかでUと出会う。でこれらは、最初のn − p 個の座標が定数であるp次元アフィン部分空間です。
局所的には、すべての葉は水没しており、以下のことを可能にする。
定義。MとQをそれぞれ次元nとq ≤ nの多様体とし、f : M → Qを沈め込み、すなわち関数微分 (ヤコビアン)のランクがqであると仮定する。陰関数定理から、ƒ はM上に余次元qの葉層構造を誘導し、葉はx ∈ Qに対するf −1 ( x )の成分として定義されることがわかる。[ 9 ]
この定義は次元pの葉層構造を表しています図表U iとマップで覆われたn次元多様体Mの
重なり合うペアU i、U jに対して、遷移関数φ ij : R n → R nは次のように定義される。
形式をとる
ここで、x は最初のq = n − p座標を表し、y は最後のp座標を表します。つまり、
遷移関数φ ijの分割そして浸水の一部として、それは完全に分裂に類似しているの中へそして正則葉層アトラスの定義の一部として。これにより、正則葉層アトラスの観点から葉層を別の形で定義することが可能になります。この目的のために、まず、余次元qのすべての正則葉層アトラスが一意の葉層に関連付けられていることを証明する必要があります。余次元qの。[ 8 ]
証明で示されているように、葉層構造の葉は、長さ ≤ pのプラーク鎖の同値類であり、これらは位相的に埋め込まれたハウスドルフp次元部分多様体でもある。次に、葉上のプラークの同値関係は、葉層構造との関連に関して、コヒーレントな葉層構造アトラスの同値性で表現されることが示される。より具体的には、そしてM上の葉状アトラスであり、葉理に関連しているそれからそして一貫性があるのは、また、[ 5 ]
M上の葉層構造とそれに関連する葉層構造アトラスとの間の対応関係は、M上の葉層構造の集合と葉層構造アトラスのコヒーレンス クラスの集合との間の 1 対 1 対応関係、言い換えれば葉層構造を誘導することが明らかです。余次元qでクラスC rのM上の葉状アトラスのコヒーレンス クラスは、余次元qでクラスC rのM上の葉状アトラスのコヒーレンス クラスである。[ 10 ]ツォルンの補題により、葉状アトラスのすべてのコヒーレンス クラスには一意の最大葉状アトラスが含まれることは明らかである。したがって、
定義。M上の余次元qおよびクラスC rの葉層構造は、M上の余次元qの極大葉層C r -アトラスである。[ 10 ]
実際には、葉理を表すために比較的小さな葉理図譜が一般的に用いられる。また、通常、この図譜は規則的な葉理を持つことが求められる。
図表U iにおいて、縞模様x =定数は、他の図表U jの縞模様と一致します。これらの部分多様体は、図表から図表へと組み合わさって、葉層構造の葉と呼ばれる、最大連結かつ単射的に埋め込まれた部分多様体を形成します。
チャートU iを縮小すると、 U ix × U iyと書くことができ、ここでU ix ⊂ R n − p、U iy ⊂ R p、U iyはプラークと同相であり、 U ix の点はU i内のプラークをパラメータ化します。U iyでy 0 を選択すると、U ix × { y 0 }は、すべてのプラークとちょうど 1 回交差するU iの部分多様体になります。これは葉層構造の局所横断断面と呼ばれます。モノドロミーのため、葉層構造の全体横断断面は存在しない場合があることに注意してください。
r = 0の場合はかなり特殊です。実際に発生するC 0葉層は通常「滑らかな葉」です。より正確には、次の意味でクラスC r ,0に属します。
定義。葉層構造対応する葉状アトラスのコヒーレンス クラスに、座標変換式が成り立つような正則葉状アトラス { U α , x α , y α } α∈ Aが含まれる場合、クラスC r,k、r > k ≥ 0 である。
はクラスC kですが、x αは座標x βにおいてクラスC rであり、その混合x β部分行列の次数 ≤ rは座標 ( x β , y β ) においてC kです。[ 10 ]
上記の定義は、葉層空間または抽象ラミネーションというより一般的な概念を示唆している。横断線がR qの開いた相対コンパクト部分集合であるという条件を緩和し、横断座標y α がより一般的な位相空間Zで値を取ることを許容する。板は依然としてR pの開いた相対コンパクト部分集合であり、横断座標変換式y α ( y β ) は連続であり、x α ( x β , y β ) は座標x βにおいてクラスC rであり、その混合x β部分集合の次数 ≤ rは座標 ( x β , y β ) において連続である。通常、MとZは局所コンパクト、第 2 可算、距離化可能である必要がある。これはかなり大胆な一般化のように見えるかもしれないが、有用な文脈もある。[ 11 ]
(M、)葉状多様体である。Lが葉である場合sがL内のパスである場合、 M内のsの近傍における葉層の挙動に関心があります。直感的には、葉の住人はパスsに沿って歩き、近くのすべての葉に目を配ります。住人 (以下s ( t ) と表記) が進むにつれて、これらの葉の一部は「剥がれ落ち」、視界から外れたり、突然視界に入ってL に漸近的に近づいたり、多かれ少なかれ平行に続いていたり、L の周りを横方向にうねったりするかもしれません。sがループである場合、tが無限大に近づくにつれてs ( t ) は繰り返し同じ点s ( t 0 )に戻り、そのたびにますます多くの葉が螺旋状に視界に入ったり、視界から外れたりするかもしれません。この挙動を適切に形式化すると、葉層のホロノミーと呼ばれます。
ホロノミーは、葉状多様体上で様々な具体的な方法で実装されます。葉状束の全ホロノミー群、一般葉状多様体のホロノミー擬似群、一般葉状多様体の胚芽ホロノミー群、葉の胚芽ホロノミー群、および葉の無限小ホロノミー群などです。
ホロノミーを理解する上で最も簡単な例は、葉束の全体ホロノミーである。これはポアンカレ写像の概念を一般化したものである。

「初回回帰(再帰)写像」という用語は、力学系の理論に由来する。Φ t をコンパクトなn次元多様体M上の非特異なC rフロー ( r ≥ 1 ) とする。応用上、Mはサイクロトロン、あるいは流体の流れを伴う何らかの閉ループであると考えることができる。M に境界がある場合、フローは境界に接していると仮定する。フローは 1 次元の葉層構造を生成する。 流れの正の方向を覚えていても、それ以外のパラメータ化(軌跡の形状、速度など)を忘れてしまうと、基礎となる葉層構造はは向き付けられていると言われる。流れがグローバル断面Nを持つと仮定する。つまり、Nは、次元n – 1のMのコンパクトで適切に埋め込まれたC r部分多様体であり、葉層構造である。 はNに横断的であり、すべての流れ線はNと交わる。Nと葉の寸法は相補的であるため、横断条件は次のようになる。
y ∈ Nとし、すべてのシーケンスのM内のすべての蓄積点のω -極限集合ω( y )を考える。ここで、t k は無限大に発散する。ω(y) はコンパクトで空集合ではなく、流れ線の和集合であることが示される。Φ t * ( z ) ∈ Nとなるような値t * ∈ Rが存在し、
Nはコンパクトであり、Nに対して横断的であるため、集合 { t > 0 | Φ t ( y ) ∈ N} は単調増加列となる。それは無限大に発散する。
y ∈ Nが変化するにつれて、τ ( y ) = τ 1 ( y ) と定義し、このようにして正の関数τ ∈ C r ( N ) (最初の帰還時間) を定義します。この関数は、任意のy ∈ Nに対して、Φ t ( y ) ∉ N、0 < t < τ ( y ) 、および Φ τ ( y ) ( y ) ∈ Nとなります。
f : N → N をf ( y ) = Φ τ ( y ) ( y )という式で定義します。これはC r写像です。流れを反転させると、まったく同じ構成で逆写像f −1が得られます。したがって、f ∈ Diff r ( N ) となります。この微分同相写像は第一回帰写像であり、τ は第一回帰時間と呼ばれます。第一回帰時間は流れのパラメーター化に依存しますが、 f は向き付けられた葉層構造のみに依存することは明らかです。流れ Φ tを再パラメータ化して、特異性を持たず、クラスC rであり、方向を反転させないようにすることで、τ ≡ 1とすることが可能です。
流れに断面 N が存在するという仮定は非常に制約的であり、M がS 1上のファイバー束の全空間であることを意味します。実際、R × N上で、~ f を、によって生成される同値関係として定義します。
言い換えれば、これは、 R × Nに対する加法群Zの作用に対する軌道等価性であり、次のように定義される。
各k ∈ Zおよび各 ( t , y ) ∈ R × Nに対して、 fの写像シリンダーはC r多様体として定義される。
最初の帰還写像fの定義と、最初の帰還時間が τ ≡ 1 であるという仮定により、写像が
流れによって定義され、正準C r微分同相写像を誘導する
M f = Mと識別すると、 R × NからRへの射影はC rマップを誘導する。
これにより、M は円上のファイバー束の全空間となる。これは、 S 1 × D 2をS 1に投影したものである。葉層構造は、この束の繊維に垂直であり、各葉Lに制限された束の投影πは、被覆写像π : L → S 1である。これは葉束と呼ばれる。
基点x 0 ∈ S 1を同値類 0 + Zとします。したがって、π −1 ( x 0 ) は元の断面Nです。x 0を基点とするS 1上の各ループsについて、ホモトピー類 [ s ] ∈ π 1 ( S 1 , x 0 ) は deg s ∈ Zによって一意に特徴付けられます。ループsは各フローラインのパスに持ち上げられ、y ∈ Nから始まる持ち上げs yはf k ( y ) ∈ Nで終わることは明らかです。ここでk = deg sです。微分同相写像f k ∈ Diff r ( N ) はh sとも表記され、ループsの全ホロノミーと呼ばれます。これは [ s ]のみに依存するため、これは準同型写像の定義です。
葉束に対する全ホロノミー準同型と呼ばれる。
ファイバー束をより直接的に使用すると、( M、) は余次元qの葉層状n次元多様体とする。π : M → Bをq次元ファイバーFと連結基底空間Bを持つファイバー束とする。これらの構造はすべてクラスC r、0 ≤ r ≤ ∞ であると仮定する。ただし、 r = 0 の場合、B はC 1構造をサポートするという条件を満たす。B 上のすべての極大 C 1 アトラスは C ∞ サブアトラスを含むため、Bが望むだけ滑らかであると仮定しても一般性は失われない。最後に、各x ∈ Bに対して、 xの連結な開近傍U ⊆ Bと局所自明化が存在すると仮定する。
ここで、φはC r微分同相写像 ( r = 0 の場合は同相写像) であり、積葉層 { U × { y }} y ∈ F へ。ここで、葉はL ∩ π −1 ( U )の連結成分である葉構造であり、ここでL は葉の範囲を移動する。これは「葉束」という用語の一般的な定義です(M、クラスC rの ,π) 。
πの繊維に垂直である(は繊維構造に垂直であり、π を各葉Lに制限すると、は被覆写像 π : L → Bである。特に、各ファイバーF x = π −1 ( x ) は、繊維は、流れの断面という概念と完全に類似している。
葉の配置繊維に垂直であること自体は、葉がBの空間を覆っていることを保証するものではありません。この問題の単純なバージョンは、繊維に垂直なR 2の葉層です。
しかし、無限に多くの葉がy軸を欠いています。それぞれの図では、「矢印」が付いた葉と、その上にあるすべての葉は、軸x = 0 に漸近することを意図しています。このような葉層は、ファイブレーションに対して不完全と呼ばれ、パラメータx ∈ B がx 0 ∈ Bに近づくにつれて、いくつかの葉が「無限に走り去る」ことを意味します。より正確には、葉Lと連続パスs : [0, a ) → Lが存在し、lim t → a − π( s ( t )) = x 0 ∈ Bですが、lim t → a − s ( t ) はLの多様体トポロジーには存在しない場合があります。これは、一部の流れ線が有限時間で「無限に走る」不完全な流れの場合に類似しています。このような葉L は他の場所で π −1 ( x 0 ) と交わるかもしれないが、 x 0の近傍を均等に覆うことはできないため、 πの下でのBの被覆空間にはなり得ない。しかし、 Fがコンパクトな場合、横断性は真である。ファイブレーションは完全性を保証するので、葉の束です。
地図帳があります= { U α , x α } α∈A on Bは、開いた連結座標チャートと、自明化φ α : π −1 ( U α ) → U α × Fから構成され、|π −1 ( U α ) を製品の葉面構造に変換します。W α = π −1 ( U α )と設定し、 φ α = ( x α , y α ) と書きます。ここで (表記の乱用により) x αはx αを表します。πとy α : π −1 ( U α ) → Fは、 φ αと正準射影U α × F → Fを合成することによって得られる沈み込みです。
地図帳= { W α , x α , y α } α ∈ A は、葉状アトラスと同様の役割を果たします。W αのプラークはy αのレベルセットであり、このプラークの族はy αを介してFと同一です。BはC ∞構造をサポートすると仮定されているため、ホワイトヘッドの定理に従って、B上にリーマン計量を固定し、アトラスを選択できます。測地的に凸である。したがって、U α ∩ U βは常に連結である。この交差が空でない場合、W αの各プラークはW βのちょうど 1 つのプラークと交わる。次に、ホロノミーコサイクルを定義する。設定することで
n次元空間を考えます。この空間は、最初のn − p座標が一定である点からなる部分空間の積として葉層化されています。これは 1 つの図で表すことができます。この記述は本質的にR n = R n − p × R pであり、葉または板R pはR n − pによって列挙されます。この類推は、 n = 3、p = 2とすることで 3 次元で直接見ることができます。本の 2 次元の葉は、(1 次元の) ページ番号によって列挙されます。
葉層構造のごく簡単な例として、積M = B × Fがあり、葉層F b = { b } × F、b ∈ Bによって葉層化されます。(Mの別の葉層構造はB f = B × { f } 、 f ∈ Fで与えられます。)
より一般的なクラスは、多様体Fに対してG = Homeo( F )となる平坦Gバンドルである。表現ρ : π 1 ( B ) → Homeo( F )が与えられたとき、モノドロミーρを持つ平坦Homeo( F )バンドルは次のように与えられる。 ここで、π 1 ( B )は普遍カバーに作用する。デッキ変換によって、また表現ρを用いてF上で。
フラットバンドルはファイバーバンドルの枠組みに適合する。多様体間の写像π : M → Bは、多様体 F が存在し、各b ∈ Bに対して、同相写像が存在するような開近傍Uが存在する場合にファイバーバンドルである。 :\pi ^{-1}(U)\to U\times F} でp 1 : U × F → Uを第 1 因子に射影したもの。ファイバー束はファイバーによる葉層構造を生み出す。その葉空間LはBと同相であり、特にLはハウスドルフ多様体である。
M → N が多様体間の被覆写像であり、FがN上の葉層構造である場合、 M上の葉層構造に引き戻されます。より一般的には、写像が単なる分岐被覆であり、分岐軌跡が葉層構造に横断的である場合、葉層構造を引き戻すことができます。
M n → N q , ( q ≤ n )が多様体の沈め込みである場合、逆関数定理から、沈め込みのファイバーの連結成分がMの余次元q葉層を定義することがわかります。ファイバー束はこの種の例です。
ファイバー束ではない浸漬の例を以下に示す。
この沈み込みにより、[−1, 1] × Rの葉層構造が得られ、これは以下のZ作用の下で不変である。
( x , y ) ∈ [−1, 1] × Rおよびn ∈ Zの場合。 Z \ ([−1, 1] × R )の誘導葉層は、それぞれ 2 次元リープ葉層 (環状葉層) または 2 次元非可定方向リープ葉層 (メビウスの帯葉層) と呼ばれます。それらの葉空間はハウスドルフ空間ではありません。
浸水の定義
ここで、( r , θ ) ∈ [0, 1] × S n −1はn次元円盤D n上の円筒座標である。この沈み込みにより、 D n × Rの葉層構造が得られ、これは次のZ作用の下で不変である。
( x , y ) ∈ D n × R、z ∈ Zの場合。 Z \ ( D n × R )の誘導葉層構造はn次元リープ葉層構造と呼ばれます。その葉空間はハウスドルフ空間ではありません。
n = 2の場合、これはソリッド トーラスの葉層構造を与え、2 つのソリッド トーラスを境界に沿って貼り合わせることで 3 次元球面のリープ葉層構造を定義するために使用できます。奇数次元球面S 2 n +1の葉層構造も明示的に知られています。[ 12 ]
Gがリー群で、Hがリー部分群である場合、GはHの剰余類によって葉層化されます。H が G で閉じている場合、商空間G / Hは滑らかな(ハウスドルフ) 多様体となり、 G をファイバー H と基底 G / H を持つファイバー束に変えます。このファイバー束は実際には主ファイバー束であり、構造群はH です。
G を多様体M上に滑らかに作用するリー群とする。作用が局所自由作用または自由作用である場合、 Gの軌道はMの葉層構造を定義する。
もしが非特異(つまり、どこにもゼロがない)ベクトル場である場合、次の局所フローが定義される。パッチを結合して次元 1 の葉層を定義します。実際、任意の点x ∈ Mが与えられたとき、非特異であるため、 x の周りの座標近傍 ( U、x 1、...、x n )を見つけることができ、
そして
幾何学的に、流れ線はレベルセットは
すべて慣例により多様体は第二可算であるため、「長い線」のような葉異常は、 M自体の第二可算性によって排除される。この困難は、次の条件を課すことで回避できる。完備体である(例えば、Mがコンパクトである)ので、各葉は流れ線となる。


トーラスT 2上の重要な 1 次元葉層構造のクラスは、定数ベクトル場をT 2に投影することによって得られる。定数ベクトル場
R 2上のベクトル場はR 2内のすべての並進に対して不変であり、したがってトーラスT 2 = R 2 / Z 2に投影すると、明確に定義されたベクトル場Xになります。a ≠ 0であると仮定します。葉層構造R 2で生成は、傾き θ = b / aの平行な直線を葉として持つ。この葉層は平行移動に対しても不変であり、葉層に移行する。T 2はXによって生成されます。
葉っぱ一枚一枚形式は
傾きが有理数であれば、すべての葉は円と同相な閉曲線になります。この場合、a、b ∈ Zを取ることができます。固定されたt ∈ Rに対して、t ∈ t 0 + Zの値に対応するものはすべてT 2の同じ点に投影されます。したがって、対応する葉LははT 2に埋め込まれた円です。Lは任意なので、これは、円によるT 2の葉層構造です。この葉層構造が実際にはファイバー束 π : T 2 → S 1であることは容易にわかります。これは線形葉層構造として知られています。
傾き θ = b / aが無理数の場合、葉は非コンパクトで、非コンパクト化された実数直線と同相であり、トーラス内で稠密になります(無理数回転を参照)。各点 ( x 0 , y 0 )の軌跡は決して同じ点に戻ることはなく、トーラスの周りを「至るところで稠密」に巻き付き、つまり任意の点に任意に近づきます。したがって、軌跡の閉包は 2 次元トーラス全体になります。このケースは、レオポルド・クロネッカーとその研究にちなんでクロネッカー葉層と呼ばれます。
クロネッカーの稠密定理。実数θがπの各有理数倍と異なる場合、集合{ e inθ | n ∈ Z }は単位円内で稠密である。
平行線によるR nの葉層化を用いた同様の構成により、トーラス上の線形フローに関連付けられたnトーラスR n / Z nの 1 次元葉層化が得られます。
平たい束は、繊維による葉状構造だけでなく、繊維に垂直な葉状構造も持ち、その葉は
どこは正準射影です。この葉層構造は表現ρ : π 1 ( B ) → Homeo( F )の懸垂と呼ばれます。
特に、B = S 1の場合、はFの同相写像であり、その場合、懸垂葉層はは、 ρ ( z ) = Φ zで与えられる表現ρ : Z → Homeo( F )の懸垂葉層として定義される。その葉の空間はL =/~、ここで、 y = Φ n ( x )となるようなn ∈ Zのとき、 x ~ y となる。
懸垂による葉層化の最も単純な例は、次元qの多様体Xです。f : X → Xを全単射とします。懸垂M = S 1 × f Xは、 [0,1] × Xを同値関係 (1, x ) ~ (0, f ( x )) で割った商として定義されます。
すると、Mは自動的に2つの葉層構造を持つことになる。2 は、 F 2、t = {( t、x ) ~ : x ∈ X }の形式の集合から構成され、1 は、 F 2、x 0 = {( t , x ) : t ∈ [0,1] , x ∈ O x 0 }の形式の集合から構成され、軌道 O x 0は次のように定義されます。
ここで指数は、関数fがそれ自身と合成される回数を表します。O x 0 = O f ( x 0 ) = O f −2 ( x 0 )などとなるので、 F 1, x 0についても同様です。葉層構造の理解1 は写像fのダイナミクスを理解することと同等です。多様体X が既に葉層構造になっている場合、 f が葉を葉に写像する限り、この構成を使用して葉層の余次元を増やすことができます。
2-トーラスのクロネッカー葉層は、角度α ∈ [0, 2 π ) による回転R α : S 1 → S 1の懸垂葉層である。

より具体的には、Σ = Σ 2が C 1、C 2 ∈ Σ の 2 つの穴が開いたトーラスである場合、埋め込まれた 2 つの円はは、葉が Σ × { y }、y ∈ S 1である 3 次元多様体M = Σ × S 1の積葉層とする。N i = C i × S 1は埋め込みトーラスであり、はN iに横断的である、i = 1,2。Diff + ( S 1 ) をS 1の向きを保存する微分同相写像の群とし、 f 1、f 2 ∈ Diff + ( S 1 )を選択する。MをN 1とN 2に沿って切り離し、そして結果として得られるN iのコピー( i = 1,2) を表す。この時点で、4 つの境界成分を持つ多様体M' = Σ' × S 1が得られる。葉の配置葉理に移行した境界∂M 'に横断する、各葉はΣ' × { y }、y∈S1の形である。
この葉は∂M'と4つの円で交わる。z ∈ C iの場合、対応する点はz ±で表され、再接着された識別によって
f 1とf 2 はS 1の向きを保存する微分同相写像であるため、それらは恒等写像と同位であり、この再接着操作によって得られる多様体はMと同相である。しかし、再集合して新しい葉を形成するMの( f 1、f 2 ) 。葉Lが( f1 , f2 )にΣ' × { y0 }という部分が含まれる場合、
ここで、G ⊂ Diff + ( S 1 ) は { f 1 , f 2 }によって生成される部分群である。これらの Σ' のコピーは、同一視によって互いに結び付けられている。
ここでgはG の範囲を移動する。葉はy 0 ∈ S 1のG軌道によって完全に決定され、単純なものから非常に複雑なものまで様々である。例えば、葉は対応するG軌道が有限である場合に限りコンパクトになる。極端な例として、Gが自明な場合 ( f 1 = f 2 = id S 1 )、( f 1 , f 2 ) =軌道がS 1で稠密であれば、対応する葉はMで稠密になります。例えば、f 1とf 2が2π の有理的に独立な倍数による回転である場合、すべての葉が稠密になります。他の例では、葉L の一部が閉包を持ちます。これは、各因子 { w } × S 1 をカントール集合で満たすものです。同様の構成は、コンパクトで非退化な区間である Σ × I 上でも行うことができます。ここでは、f 1 、f 2 ∈ Diff + ( I ) を取り、∂ Iはすべての向き保存微分同相写像によって点ごとに固定されるため、 ∂ Mの 2 つの成分を葉とする葉層構造が得られます。この場合、M' を形成すると、角を持つ葉層多様体が得られます。いずれの場合も、この構成は一対の微分同相写像の懸垂と呼ばれ、余次元 1 の葉層構造の興味深い例の豊富な源となります。
すべてが滑らかであると仮定すると、ベクトル場との間には密接な関係があります。M上の決してゼロにならないベクトル場X が与えられた場合、その積分曲線は 1 次元の葉層構造 (すなわち、余次元n − 1 の葉層構造) を与えます。
この観察結果はフロベニウスの定理に一般化され、分布(すなわち多様体の接束の n − p 次元部分束)が葉層構造の葉に接するための必要十分条件は、分布に接するベクトル場の集合がリー括弧で閉じていることであると述べている。これはまた、接束の構造群をGL( n )から可約部分群に還元するという問題として別の言い方をすることもできる。
フロベニウスの定理の条件は積分可能性条件として現れます。そして、その条件が満たされれば、必要なブロック構造を持つ局所遷移関数が存在するため、縮約が可能になるという主張です。例えば、余次元 1 の場合、葉層構造の接束をker( α )と定義できます。ここで、α ∈ Ω 1 (つまり、非ゼロの共ベクトル場) です。与えられたαが積分可能であるのは、 α ∧ dα = 0 が至る所で成り立つ場合のみです。
位相的な制約が存在するため、グローバルな葉層構造理論が存在する。例えば、曲面の場合、向き付け可能なコンパクト曲面上には、トーラスの場合のみ、あらゆる場所でゼロでないベクトル場が存在する。これは、オイラー標数がゼロでなければならないことを示すポアンカレ・ホップ指数定理の結果である。接触位相とは多くの深い関連性があり、接触位相は「反対」の概念であり、積分可能性条件が決して満たされないことを要求する。
ヘフリガー(1970)は、連結非コンパクト多様体上の分布が可積分分布とホモトピックであるための必要十分条件を示した。サーストン(1974、1976 )は、分布を持つ任意のコンパクト多様体が同じ次元の葉層構造を持つことを示した。