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Pregunta sobre la definición de las formas diferenciales

Pregunta: ¿Por qué la definición de forma diferencial garantiza que cuando hacemos la integración utilizando formas diferenciales, es igual que la integral de Riemann habitual (antes de introducir el concepto de forma diferencial)?

Ejemplo: Si quiero demostrar el Teorema de Stoke, y defino la "forma diferencial", entonces la "forma diferencial" puede tener ciertas reglas de cálculo. Entonces utilizo la "forma diferencial" para demostrar el Teorema de Stoke.

¿Pero por qué el Teorema de Stoke en forma de "formas diferenciales" es equivalente al Teorema de Stoke habitual (que aprendemos en el cálculo multivariable)?

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Jake Puntos 645

" ¿Pero por qué el Teorema de Stoke en forma de "forma diferencial" es equivalente al Teorema de Stoke habitual (que aprendemos en el cálculo multivariable)?"

Puedo responder a esta pregunta.

Tomemos el teorema de Stokes generalizado: $$\int\limits_{\partial M} \omega = \int\limits_M {d\omega } $$ La versión calcográfica multivariable del teorema de Stokes relaciona la integral sobre un 2manifiesto con una integral sobre su frontera, por lo que querremos elegir que omega sea una forma 1.

Podemos lograrlo: $$\omega = {F_x}dx + {F_y}dy + {F_z}dz$$ A continuación, tomamos la derivada exterior: $$d\omega = d{F_x} \wedge dx + d{F_y} \wedge dy + d{F_z} \wedge dz$$ Recordando que $$d{F_x} = {{\partial {F_x}} \over {\partial x}}dx + {{\partial {F_x}} \over {\partial y}}dy + {{\partial {F_x}} \over {\partial z}}dz$$ y utilizando la propiedad de simetría de las formas diferenciales $$d{x^i} \wedge d{x^j} = - d{x^j} \wedge d{x^i}$$ Obtenemos $$d\omega = \left( {{{\partial {F_z}} \over {\partial y}} - {{\partial {F_y}} \over {\partial z}}} \right)dy \wedge dz + \left( {{{\partial {F_x}} \over {\partial z}} - {{\partial {F_z}} \over {\partial x}}} \right)dz \wedge dx + \left( {{{\partial {F_y}} \over {\partial x}} - {{\partial {F_x}} \over {\partial y}}} \right)dx \wedge dy$$

Ahora bien, si observa estos resultados, debería notar $$\omega = \vec F \bullet d\vec r$$ y $$d\omega = \nabla \times \vec F \bullet d\vec A$$ Lo que nos da la versión de cálculo multivariable del Teorema de Stokes: $$\int\limits_{\partial M} {\vec F \bullet d\vec r} = \int\limits_M {\nabla \times \vec F \bullet d\vec A} $$

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Paul Lynch Puntos 185

Creo que es por definición. Supongamos que $\omega=f(x) dx$ entonces $$\int_M w \overset{\mathrm{def}}{=} \int_M f(x) dx.$$ Por lo tanto, hay que demostrar que las otras herramientas de forma diferencial, es decir $d$ El producto de cuña, el operador de Hodge, etc. se ajustan bien a esta definición de integral. Un ejemplo de esta prueba es la respuesta anterior

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