mirror of
https://github.com/hearot/notes
synced 2026-10-06 13:34:50 +00:00
gtd(scheda): omotopie C^inf e isotopie
This commit is contained in:
Binary file not shown.
@@ -34,6 +34,8 @@
|
||||
|
||||
\renewcommand{\vec}[1]{{\underline{#1}}}
|
||||
|
||||
\newcommand{\basis}{\mathcal{B}}
|
||||
|
||||
\newtheorem*{warn}{{\fontencoding{U}\fontfamily{futs}\selectfont\char 49\relax} \; Attenzione}
|
||||
|
||||
\newtheoremstyle{customth}
|
||||
|
||||
+152
-2
@@ -372,7 +372,8 @@
|
||||
Dal momento che $f\inv(y)$ è sia compatto che discreto, $f\inv(y)$ è finito.
|
||||
\end{proof}
|
||||
|
||||
\begin{lemma}[della pila dei dischi] Siano $M$ e $N$ varietà della \underline{stessa dimensione}.
|
||||
\begin{lemma}[della pila dei dischi] \label{lem:pila}
|
||||
Siano $M$ e $N$ varietà della \underline{stessa dimensione}.
|
||||
Sia $M$ compatta. Sia $f : M \to N$ una mappa liscia con $y \in N$ valore regolare.
|
||||
Allora esiste un intorno $V$ di $y$ tale per cui:
|
||||
\[
|
||||
@@ -729,7 +730,7 @@
|
||||
|
||||
\subsection{Mappe dalla varietà al bordo}
|
||||
|
||||
\begin{theorem}
|
||||
\begin{theorem} \label{thm:classificazione_dim_1}
|
||||
Una varietà compatta di dimensione uno con bordo è necessariamente un'unione
|
||||
di copie di $S^1$ e di intervalli chiusi di $\RR$.
|
||||
\end{theorem}
|
||||
@@ -760,4 +761,153 @@
|
||||
\end{proof}
|
||||
|
||||
\section{Teoria del grado modulo \texorpdfstring{$2$}{2}}
|
||||
|
||||
\subsection{Omotopie \texorpdfstring{$C^\infty$}{C∞}}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Omotopia $C^\infty$ e funzioni $C^\infty$-omotope]
|
||||
Siano $f$ e $g$ due funzioni da una varietà $M$ in una $N$.
|
||||
Un'\textbf{omotopia $C^\infty$} da $f$ a $g$ è una funzione liscia
|
||||
$H : M \times [0, 1] \to N$ tale per cui:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item $H(-, 0) = f$,
|
||||
\item $H(-, 1) = g$.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
Due funzioni $f$ e $g$ per le quali esiste un'omotopia
|
||||
da $f$ a $g$ si dicono \textbf{$C^\infty$-omotope}.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\begin{lemma}[di omotopia]
|
||||
Siano $f$ e $g$ due funzioni $C^\infty$-omotope da una varietà $M$ in una $N$,
|
||||
con $M$ compatta e $\dim M = \dim N$. Se
|
||||
$y \in N$ è un valore regolare sia per $f$ che per $g$, allora:
|
||||
\[
|
||||
\boxed{\abs{f\inv(y)} \equiv \abs{g\inv(y)} \pmod{2}.}
|
||||
\]
|
||||
\end{lemma}
|
||||
|
||||
\begin{proof}
|
||||
Sia $H$ una omotopia $C^\infty$ da $f$ a $g$. Allora, poiché $M$ è compatta,
|
||||
per il Lemma \ref{lem:pila}:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item esiste un intorno $V_1$ di $y \in N$ su cui $\abs{f\inv(\cdot)}$ è costante;
|
||||
\item esiste un intorno $V_2$ di $y \in N$ su cui $\abs{g\inv(\cdot)}$ è costante.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
È sufficiente allora mostrare la tesi per un qualsiasi valore $y' \in V_1 \cap V_2$;
|
||||
poiché i valori regolari sono densi, possiamo prendere $y'$ valore regolare di $H$. \smallskip
|
||||
|
||||
Allora $H\inv(y')$ è una varietà di dimensione $1$, il cui bordo ha un numero pari
|
||||
di punti per il Teorema \ref{thm:classificazione_dim_1}. \smallskip
|
||||
|
||||
Osserviamo che $\partial (M \times [0, 1]) = M \times \{0\} \sqcup M \times \{1\}$. Allora:
|
||||
\[
|
||||
\partial H\inv(y') = (f\inv(y') \times \{0\}) \sqcup (g\inv(y') \times \{1\}).
|
||||
\]
|
||||
Quindi:
|
||||
\[
|
||||
0 \equiv \abs{\partial H\inv(y')} \equiv \abs{f\inv(y)} + \abs{g\inv(y)} \pmod{2}.
|
||||
\]
|
||||
\end{proof}
|
||||
|
||||
\subsection{Isotopie e lemma di omogeneità}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Isotopia]
|
||||
Una omotopia $C^\infty$ $H : M \times [0, 1] \to N$ si dice
|
||||
\textbf{isotopia} se per ogni $t \in [0, 1]$, $H(-, t)$ è un
|
||||
diffeomorfismo liscio.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Isotopia a supporto compatto]
|
||||
Un'isotopia $H : N \times [0, 1] \to N$ si dice \textbf{a supporto compatto} se esiste
|
||||
un compatto $K \subseteq N$ tale per cui $\restr{H(-, t)}{N \setminus K} = \id_{N \setminus K}$
|
||||
per ogni $t \in [0, 1]$.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Punti isotopi di una varietà]
|
||||
Due punti $y$, $z \in N$, dove $N$ è una varietà, si dicono
|
||||
\textbf{isotopi} se esiste un diffeomorfismo $h : N \to N$
|
||||
con $h(y) = z$ e un'isotopia a supporto compatto da $h$ a
|
||||
$\id_{N}$.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\begin{remark}
|
||||
È immediato osservare che la relazione ``essere isotopi'' sui punti di una varietà è una relazione di equivalenza.
|
||||
\end{remark}
|
||||
|
||||
\begin{lemma}[di omogeneità]
|
||||
Sia $N$ una varietà connessa e siano $y$, $z$ due suoi punti. Allora
|
||||
$y$ e $z$ sono isotopi.
|
||||
\end{lemma}
|
||||
|
||||
\begin{proof}
|
||||
...
|
||||
\end{proof}
|
||||
|
||||
\subsection{Grado modulo $2$ e buona definizione}
|
||||
|
||||
\begin{theorem}
|
||||
Siano $M$ e $N$ varietà della stessa dimensione. Sia $M$ compatta
|
||||
e $N$ connessa. Siano $y$ e $z$ due valori regolari di una
|
||||
funzione $f : M \to N$ liscia. Allora:
|
||||
\[ \abs{f\inv(y)} \equiv \abs{f\inv(z)} \pmod{2}. \]
|
||||
\end{theorem}
|
||||
|
||||
\begin{proof}
|
||||
...
|
||||
\end{proof}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Grado modulo $2$ di una funzione liscia]
|
||||
Sia $f : M \to N$ una funzione liscia da una varietà compatta $M$
|
||||
a una di stessa dimensione e connessa $N$. Allora si definisce
|
||||
il \textbf{grado modulo $2$ di $f$} come:
|
||||
\[
|
||||
\boxed{\deg_2 f \defeq \abs{f\inv(y)} \bmod 2,}
|
||||
\]
|
||||
dove $y$ è un qualsiasi valore regolare di $f$.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\begin{theorem} \label{thm:fondamentale_grado_2}
|
||||
Siano $M$ e $N$ varietà della stessa dimensione. Sia $M$ compatta
|
||||
e $N$ connessa. Se $f$ e $g$ sono due mappe lisce $C^\infty$-omotope da $M$ in $N$,
|
||||
allora:
|
||||
\[
|
||||
\boxed{\deg_2 f = \deg_2 g.}
|
||||
\]
|
||||
\end{theorem}
|
||||
|
||||
\begin{corollary}
|
||||
La mappa costante $c_{x_0} : S^n \to S^n$ \underline{non} è
|
||||
$C^\infty$-omotopa a $\id_{S^n}$.
|
||||
\end{corollary}
|
||||
|
||||
\begin{proof}
|
||||
Poiché $c_{x_0}$ non è surgettiva, $\deg_2 c_{x_0} = 0$; mentre
|
||||
$\deg_2 \id_{S^n} = 1$. Quindi per il Teorema \ref{thm:fondamentale_grado_2}
|
||||
le due mappe non possono essere $C^\infty$-omotope.
|
||||
\end{proof}
|
||||
|
||||
\section{Teoria del grado su \texorpdfstring{$\ZZ$}{ℤ}}
|
||||
|
||||
\subsection{Orientazione di basi su spazi vettoriali}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Stessa orientazione]
|
||||
Si dice che due basi (ordinate) $\basis$, $\basis'$ di un $\RR$-spazio vettoriale finito-dimensionale
|
||||
\textbf{hanno la stessa orientazione} se la matrice del cambio di base da $\basis$
|
||||
a $\basis'$ ha determinante positivo.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\begin{remark}
|
||||
È immediato verificare che ``avere la stessa orientazione'' è
|
||||
una relazione d'equivalenza sulle basi dello spazio in esame.
|
||||
\end{remark}
|
||||
|
||||
\begin{definition}[Orientazione canonica]
|
||||
Si definisce l'\textbf{orientazione canonica} $\Theta_0$ di $\RR^n$
|
||||
come la classe di equivalenza indotta dall'orientazione della base
|
||||
canonica.
|
||||
\end{definition}
|
||||
|
||||
\subsection{Orientazione su varietà}
|
||||
|
||||
|
||||
\end{multicols*}
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user