gtd(scheda): indici di campi vettoriali

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GPG Key ID: 325529030D7BCDAC

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

@ -2107,9 +2107,9 @@
\subsection{Campi vettoriali tangenti su \texorpdfstring{$S^n$}{Sⁿ} e pettinabilità} \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 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: $v : M \to \RR^k$ tale per cui:
\[ \[
\boxed{v(x) \in T_x M, \quad \forall x \in M.} \boxed{v(x) \in T_x M, \quad \forall x \in M.}
@ -2118,7 +2118,7 @@
\begin{definition}[Pettinabilità] \begin{definition}[Pettinabilità]
Una varietà liscia, con o senza bordo, si dice \textbf{pettinabile} 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} \end{definition}
\begin{theorem}[di pettinabilità della sfera] \label{thm:pettinabilità_sfera} \begin{theorem}[di pettinabilità della sfera] \label{thm:pettinabilità_sfera}
@ -2126,12 +2126,12 @@
\end{theorem} \end{theorem}
\begin{proof} \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:
\[ \[
f(x_1, x_2, \ldots, x_n, x_{n+1}) = (-x_2, x_1, \ldots, -x_{n+1}, x_n) \in x^\perp. f(x_1, x_2, \ldots, x_n, x_{n+1}) = (-x_2, x_1, \ldots, -x_{n+1}, x_n) \in x^\perp.
\] \]
Sia ora $n$ pari. 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 perdita di generalità, possiamo considerarlo unitario. Allora
possiamo costruire un omotopia liscia dalla mappa possiamo costruire un omotopia liscia dalla mappa
antipodale $A$ a $\id_{S^n}$ nel seguente modo: 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 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. il Lemma \ref{lem:grado_antipodale}. Quindi $v$ non può esistere per $n$ pari.
\end{proof} \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*} \end{multicols*}

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