文中chart都是指从某一个极大图册(maximal atlas)中取。

直观描述:是维光滑流形,,在处的切空间是在处的所有切向量的集合。

如何形式化地描述流形上的切向量呢?

考虑中一个曲面,是曲面上的一个点。一条经过的曲线满足,,则在处的导数是点的一个切向量。

Tangent space

是维光滑流形,,是点处的光滑曲线,,是点处的一个chart, ,

定义一种关系,,当且仅当存在chart ,使得, 显然是等价关系。

上述等价关系与chart的选取无关。假设是点处的另一个chart,我们验证

因此,即与chart的选取无关。

在等价关系下的所有等价类组成集合记作,是在处的切空间(Tangent space)。一个曲线所在的等价类记作

对于点的一个chart ,定义映射 ,

验证是双射,单射显然,满射考虑:曲线,其导数为,由的任意性可得满射。

在切空间上定义加法和标量乘法

易得是同构映射(向量空间角度的同构映射,即为线性映射),因此是向量空间。

因为同构,所以可以将中的等价地记作(rename) , 切空间中的元素称为切向量。

tangent bundle(切丛) of is the union of all the tangent spaces of : .

retraction(收缩映射): A retraction on a manifold is a smooth map such that each curve satisfies and .