gtd(scheda): indici di campi vettoriali

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GPG Key ID: 325529030D7BCDAC

@ -87,6 +87,8 @@
\newcommand{\cc}{\mathcal{C}}
\newcommand{\TT}{\mathbb{T}}
\DeclareMathOperator{\ind}{ind}
\newcommand{\I}{\mathrm{I}}
\newcommand{\II}{\mathrm{II}}
@ -132,6 +134,10 @@
#1\arrowvert_{#2}
}
\newcommand{\bigrestr}[2]{
#1\Big\arrowvert_{#2}
}
\newcommand{\inv}{^{-1}}
\newcommand{\abs}[1]{\left\lvert #1 \right\rvert}

@ -2107,9 +2107,9 @@
\subsection{Campi vettoriali tangenti su \texorpdfstring{$S^n$}{Sⁿ} e pettinabilità}
\begin{definition}[Campo vettoriale (tangente)]
\begin{definition}[Campo vettoriale tangente]
Sia $M \subseteq \RR^k$ una varietà liscia, con o senza bordo. Un
\textbf{campo vettoriale (tangente)} è una mappa liscia
\textbf{campo vettoriale tangente} è una mappa liscia
$v : M \to \RR^k$ tale per cui:
\[
\boxed{v(x) \in T_x M, \quad \forall x \in M.}
@ -2118,7 +2118,7 @@
\begin{definition}[Pettinabilità]
Una varietà liscia, con o senza bordo, si dice \textbf{pettinabile}
se ammette un campo vettoriale mai nullo.
se ammette un campo vettoriale tangente mai nullo.
\end{definition}
\begin{theorem}[di pettinabilità della sfera] \label{thm:pettinabilità_sfera}
@ -2126,12 +2126,12 @@
\end{theorem}
\begin{proof}
Se $n$ è dispari, un campo vettoriale mai nullo è il seguente:
Se $n$ è dispari, un campo vettoriale tangente mai nullo è il seguente:
\[
f(x_1, x_2, \ldots, x_n, x_{n+1}) = (-x_2, x_1, \ldots, -x_{n+1}, x_n) \in x^\perp.
\]
Sia ora $n$ pari.
Supponiamo $v$ sia un campo vettoriale mai nullo. Senza
Supponiamo $v$ sia un campo vettoriale tangente mai nullo. Senza
perdita di generalità, possiamo considerarlo unitario. Allora
possiamo costruire un omotopia liscia dalla mappa
antipodale $A$ a $\id_{S^n}$ nel seguente modo:
@ -2143,4 +2143,57 @@
ha grado $1$, mentre la mappa antipodale ha grado $(-1)^{n+1} = -1$ per
il Lemma \ref{lem:grado_antipodale}. Quindi $v$ non può esistere per $n$ pari.
\end{proof}
\section{Indici di campi vettoriali}
\subsection{Zero isolato e indice di un campo in uno zero}
\begin{definition}[Zero isolato]
Sia $f : U \subseteq \RR^m \to \RR^m$ liscia con $U$ aperto. Allora
$z$ si dice \textbf{zero isolato} di $f$ se esiste un raggio $\eps > 0$
tale per cui $f$ in $B_\eps(z)$ ammette come unico zero $z$.
\end{definition}
\begin{remark}[L'indice è ben definito]
Sia $\eps > 0$ tale per cui $z$ è unico zero per $f$ in $B_\eps(z)$.
Sia $v_\eps : S^m \to \partial B_\eps(z)$ tale per cui:
\[
v_\eps(x) = z + \eps x.
\]
Osserviamo che $v_\eps$ preserva l'orientazione. Consideriamo
\[
\overline{f_\eps} \defeq \bigrestr{\frac{f}{\norm{f}}}{\partial B_\eps(z)}.
\]
Poiché $v_\eps$ preserva l'orientazione, $\deg(\overline{f_\eps}) = \deg(\overline{f_\eps} \circ v_\eps)$.
Scelto un altro $\eps'$, possiamo definire un'omotopia $H$ nel seguente modo:
\[
H_t = \overline{f_{(1-t)\eps + \eps'}} \circ v_{(1-t)\eps + \eps'}.
\]
Allora, per il Teorema \ref{thm:fondamentale_grado_intero}:
\[
\deg(\overline{f_\eps}) = \deg(\overline{f_\eps} \circ v_\eps) = \deg(\overline{f_{\eps'}} \circ v_{\eps'}) = \deg(\overline{f_{\eps'}}).
\]
\end{remark}
\begin{definition}[Indice di $f$ in $z$]
Sia $f : U \subseteq \RR^m \to \RR^m$ liscia con $U$ aperto. Sia
$z$ uno zero isolato di $f$. Si definisce allora l'\textbf{indice di $f$ in $z$}
come:
\[
\boxed{\ind(f, z) \defeq \deg(\overline{f_\eps}), \quad \overline{f_\eps} \defeq \bigrestr{\frac{f}{\norm{f}}}{\partial B_\eps(z)},}
\]
dove $\eps$ è un raggio tale per cui $z$ è unico zero in $B_\eps(z)$.
\end{definition}
\begin{corollary}[Indice di $z^k$ in $0$]
Sia $v_k : \CC \cong \RR^2 \to \CC$ tale per cui
$v_k(z) = z^k$. Allora $\ind(v_k, 0) = k$.
\end{corollary}
\begin{proof}
Segue immediatamente dal Lemma \ref{lem:grado_zk}.
\end{proof}
\subsection{Lemma di Hopf}
\end{multicols*}

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