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Problemas que resuelve la geometría diferencial

Recientemente, he estado estudiando un curso de geometría diferencial.

Algunas palabras clave que se incluyen (diferenciable) colector, atlas, (co)el espacio de la tangente, el vector de campo, la integral de la curva, de la mentira de la derivada, la mentira de soporte, las conexiones, la geometría de riemann, geometría simpléctica.

Sin embargo, me he estado preguntando ¿qué problemas de matemáticas puras que son evidentes y muy interesante, pueden ser resueltos con las herramientas de la geometría diferencial. En otras palabras, ¿qué preguntas podría uno pedir que motivan el estudio de la geometría diferencial para alguien que está interesado en las matemáticas puras, principalmente.

Por favor, no se limite a la mera indicando un problema, sino que incluyen una pista, la solución completa, o referencia sobre cómo exactamente la geometría diferencial se convierte en útil.

Aquí están algunas de las posibles respuestas con mi propio comentario de que pueden inspirar:

  • Es un gran lenguaje para formular problemas en la física. Eso puede ser cierto, pero por desgracia no me importa pysics (suficiente).
  • Es un lenguaje para hablar acerca de las ecuaciones diferenciales, que son "naturalmente muy interesante". Pero honestamente, no creo que la atención acerca de las aplicaciones a las ecuaciones diferenciales, sabiendo que lo que se pretende al final es que las ecuaciones se estrelló contra un equipo y brutalmente 'resueltos' por métodos numéricos de todos modos, no importa cómo de fantasía que las formulan.
  • Perelman de la solución de la conjetura de Poincaré, que puede ser considerado un tema de matemáticas puras, utiliza la geometría diferencial. Al parecer lo hace, pero no es un poco como el uso de Artimañas' solución FLT como una motivación para un curso de álgebra conmutativa?
  • Proporciona un conocimiento más profundo en el conjunto de las matemáticas. Bueno, acabo de hacer eso. Pero tal vez ofrece una gran cantidad de ejemplos en los que, por ejemplo, la topología, o tal vez las técnicas puede ser tomado de la geometría diferencial y utilizado en otras ramas. Pero, de nuevo, no tendría más sentido a su estudio, donde se vuelven interesantes?

Como un ejemplo final, una simple pregunta que creo que la motivación para la exploración de los grupos más allá de su definición sería: "¿cuántos grupos de orden 35 hay?": es una pregunta fácil, sólo se referirá a una fácil definición con un somwhat respuesta sorprendente donde la sorpresa se desvanece una vez que usted ha desarrollado una cantidad suficiente de la teoría.

ps - Ya que no hay mejor respuesta a mi pregunta que tal vez se deben wiki de la comunidad. Estoy seguro de que algún moderador va a hacer lo que es apropiado.

pps - En respuesta a Thomas de la Pudrición de la respuesta que debo pedir disculpas por el tono cuando estoy hablando acerca de las ecuaciones diferenciales. En realidad yo soy una persona que obtuvo una licenciatura en física aplicada, antes de voltear a "pura" (en el sentido de que no me importa si es difícil encontrar aplicaciones en situaciones de la vida real) de matemáticas. He visto cómo estas personas a resolver ecuaciones diferenciales-he visto como solía hacerlo Yo mismo, en realidad. No lindo teoría matemática, sólo discretizar todo y poner en una computadora. Si no te funciona, vamos a probar un mejor cuadrícula, vamos a dejar a un término o dos, hasta que funcione. Sorprendentemente no hacen uso de la cotangente espacios para incluso el estado el problema, todavía no parece suficiente para calcular la distribución del calor en los reactores nucleares, o calcular la densidad de electrones en torno a un deuteron. Porque yo he visto todo esto, y no creo que es bastante, me he alejado de ella. Pero siéntase libre de cambiar de opinión sobre el tema.

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Jack Bolding Puntos 2528

Si usted encuentra la pregunta: "¿cuántos grupos hay del orden de 35?" motivar, ¿por qué no encontrar a la pregunta: "¿cuántos diferenciable colectores de dimensión 2 hay?", motivando así?

Hay millones de aplicaciones de colectores en la matemática pura. Mentira grupos (continua simetrías) son un hermoso ejemplo.

Como un aparte, tu pregunta tengo votada abajo (no por mí), porque el tono es un poco arrogante. Por ejemplo, su declaración:

"Es un lenguaje para hablar acerca de las ecuaciones diferenciales, que son "naturalmente muy interesante". Pero honestamente, no creo que la atención acerca de las aplicaciones a las ecuaciones diferenciales, sabiendo que lo que se pretende al final es que las ecuaciones se estrelló contra un equipo y brutalmente 'resueltos' por métodos numéricos de todos modos, no importa cómo de fantasía que formular".

es un muy mal informado vista del sujeto. La teoría de las ecuaciones diferenciales es extremadamente rica (ambos de una pura y aplicada punto de vista).

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Jginger Puntos 131

Tal vez usted no es, pero Gauss estaba interesado en inherente a la geometría de las superficies. De hecho, por lo que interesa que demostró una notable teorema.

Pero bueno, dicen que no se preocupan por la inherente a la geometría. Entonces seguramente te importa ambiente de geometría. Lo cual está bien, porque usted sabe, es muy muy interesante.

¿Qué es eso? Usted simplemente no les gusta las preguntas acerca de los espacios? Bueno, fie. Pero no importa. Porque, usted sabe mucho de álgebra tiene su columna vertebral en la geometría.

6voto

Jesse Madnick Puntos 13166

Debo admitir, no estoy seguro de que estoy totalmente de entender la pregunta. Si usted está interesado en la matemática pura, y considerar la geometría diferencial a ser una parte de eso, entonces, ciertamente, usted debe estar interesado en la geometría diferencial por su propio bien. Los tipos de motivar a los problemas podrían ser, es decir, el diferencial geométricas.

Así que ya no entiendo lo que te motiva, tal vez por lo menos puedo explicar lo que me motiva.

(1) Dicen que usted quiere hablar acerca de la integración de campos vectoriales sobre curvas y superficies. Seguro, tal vez usted vio que en el cálculo multivariable, pero tal vez no encontró la presentación muy convincente. Si usted se siente como yo, probablemente pensaba que todo el asunto se involucró demasiado la mano saludando y no lo suficiente rigor o la atención al detalle.

Así, el lenguaje de las formas diferenciales soluciona ese problema. Pero espera: técnicamente hablando sólo estamos realmente la integración de covector campos y no de campos vectoriales. Si queremos integrar campos vectoriales, un método podría ser la introducción de una estructura métrica, y luego tomar ventaja de la inducida por el isomorfismo entre la tangente y la cotangente espacios.

(2) Dicen que usted está interesado en la topología. Supongamos que usted desea fácilmente verificado en condiciones suficientes para que un espacio pueda ser orientable o simplemente conectado. Synge del Teorema . O digamos que quieres condiciones suficientes para que un espacio pueda ser homeomórficos a $\mathbb{R}^n$ o de la $n$-esfera $\mathbb{S}^n$. Hay teoremas (Cartan-Hadamard) (Teorema de la Esfera) que hacer eso, también. La lista continúa, el ejemplo más famoso es el de Gauss-Bonnet Teorema.

1voto

Goofy Puntos 119

En el estudio de las curvas elípticas pueden hacer un montón de uso de geometría diferencial. No tengo ejemplos pero usted puede encontrar si estudias las curvas elípticas.

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