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这是 从带权图到流形测地线 旁边的一条。公路度量把图放进 ribbon,用共形因子惩罚离开边的方向。这里问另一件事:若坚持把图加厚成一张三维流形,最短路还保不保得住。
度量图本身是精确的:边换成区间,端点粘起来,最短路就是测地线。度数至少 3 的点没有欧氏邻域,所以它不是流形。
若还要求三条树枝上的最短路都沿着固定的边弧经过中心,并且这三条拼接在光滑流形里都是真正的测地线,则切向量在中心必须连续。前两条三角等式迫使指向另两个邻居的方向相同,第三条又要求它们相反。固定的分支骨架不能同时保住三个等式。
所以主参数是厚度 \(\varepsilon\)。顶点腔和边管一起变细时,流形退化到度量图;厚度有限时它是普通流形。这是 graph-like manifold 的看法。要保存原图,不能只留下流形:连通图的三维加厚在拓扑上只看圈秩 \(b_1=|E|-|V|+1\),很多不同的图会得到同胚的柄体。数据是 \((M_\varepsilon,g_\varepsilon,\iota_\varepsilon,\pi_\varepsilon)\),\(\iota\) 标出顶点,\(\pi\) 把厚流形压回度量图。
三维比二维省一件事。二维加厚要在每个顶点选半边的循环序。三维球面上可以放任意多个互不相交的圆盘接口,不需要这个序,维数也不必等于最大度。
每个顶点一个三球,每条边一个 \(1\)-柄 \([0,1]\times D^2\),把柄的两端粘到对应的球面圆盘上。有限厚度时,柄的内部通常比沿骨架绕过顶点更短,于是出现图上没有的捷径。距离收敛要等厚度趋于零;厚度停在正数时,恢复出来的最短路不必是图上的那条。
细节在 graph-thickening.pdf。软惩罚、以及为什么不必把管子收成零,在 Y 形。