gtd(scheda): teorema di Poincaré-Hopf

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@ -2144,7 +2144,7 @@
il Lemma \ref{lem:grado_antipodale}. Quindi $v$ non può esistere per $n$ pari.
\end{proof}
\section{Indici di campi vettoriali}
\section{Indici di campi vettoriali su aperti di \texorpdfstring{$\RR^m$}{ℝᵐ}}
\subsection{Zero isolato e indice di un campo in uno zero}
@ -2318,5 +2318,100 @@
\end{enumerate}
\end{proof}
\section{Campi vettoriali su varietà}
\subsection{Indice di un campo vettoriale tangente su una varietà}
\begin{fact}
Sia $v : M \to \RR^k$ un campo vettoriale tangente
della varietà $M \subseteq \RR^m$, con $z \in M$ zero isolato di $v$. \smallskip
Se $g : U \subseteq \RR^m \to g(U)$ è una parametrizzazione di $M$ in $z$
con $g(u) = z$,
allora possiamo considerare il campo vettoriale
$\xi : U \to \RR^m$ tale per cui:
\[
\xi(u) = (\dif g_u)\inv (v(g(u))), \quad \forall u \in U.
\]
Allora $\ind(\xi, g\inv(z))$ \underline{non} dipende dalla scelta
della parametrizzazione scelta $g$.
\end{fact}
\begin{definition}[Indice di un campo vettoriale tangente su varietà rispetto a un punto]
Sia $v : M \to \RR^k$ un campo vettoriale tangente
della varietà $M \subseteq \RR^m$, con $z \in M$ zero isolato di $v$. \smallskip
Si definisce allora l'\textbf{indice di $v$ in $z$} come:
\[
\boxed{\ind(v, z) \defeq \ind(\xi, g\inv(z))},
\]
dove $g : U \subseteq \RR^m \to g(U)$ è una parametrizzazione locale di $M$ in $z$
con $g(u) = z$ e $\xi : U \to \RR^m$ è tale per cui:
\[
\boxed{\xi(u) = (\dif g_u)\inv (v(g(u))), \quad \forall u \in U.}
\]
\end{definition}
\subsection{Simplessi e caratteristica di Eulero}
\begin{definition}[$m$-simplesso]
Un \textbf{$m$-simplesso} $\Delta^{(m)}$ in $\RR^k$ con $k \geq m$ è
definito come l'inviluppo convesso di $m+1$ punti
affinemente indipendenti. \smallskip
Si dice \textbf{faccia} di $\Delta^{(m)}$ un simplesso generato
da alcuni dei generatori di $\Delta^{(m)}$.
\end{definition}
\begin{definition}[Complesso simpliciale]
Si dice \textbf{complesso simpliciale} l'unione di
simplessi in $\RR^k$ che si intersecano a due a due
nell'insieme vuoto oppure in una faccia.
\end{definition}
\begin{fact}
Ogni varietà $M$ è omeomorfa ad un complesso simpliciale,
finito se $M$ è compatta.
\end{fact}
\begin{definition}[Caratteristica di Eulero-Poincaré]
Sia $M$ compatta. Allora si definisce la sua \textbf{caratteristica
di Eulero-Poincaré} $\chi(M)$ come:
\[
\boxed{\chi(M) \defeq \sum_{i \geq 0} (-1)^i s_i(C),}
\]
dove $C$ è un complesso simpliciale finito a cui $M$ è omotopicamente equivalente
e $s_i(C)$ è il numero di $i$-simplessi in $C$.
\end{definition}
\begin{fact}
La caratteristica di Eulero-Poincaré è ben definita e invariante
per equivalenza omotopica.
\end{fact}
\subsection{Teorema di Poincaré-Hopf}
\begin{theorem}[Poincaré-Hopf]
Sia $M$ una varietà compatta con bordo, eventualmente vuoto.
Se $v : M \to \RR^k$ è un campo vettoriale tangente con
zeri isolati e $\restr{v}{\partial M}$ è esterno in ogni punto
(se $\partial M \neq \emptyset$), allora:
\[
\boxed{\sum_{z \in v\inv(0)} \ind(v, z) = \chi(M).}
\]
\end{theorem}
\begin{corollary}
Si può calcolare $\chi(S^m)$ nel seguente modo:
\[
\boxed{\chi(S^m) = \begin{cases}
0 & \text{se $m$ è dispari}, \\
1 & \text{se $m$ è pari}.
\end{cases}}
\]
\end{corollary}
\begin{proof}
...
\end{proof}
\end{multicols*}

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