Cigarro soliton solución

Question

En wikipedia, se ha escrito que una importante 2-dimensional ejemplo de flujo de Ricci $M=\mathbb{R}^2$ está dado por $g((x,y),t)=\frac{dx^2+dy^2}{e^{4t}+x^2+y^2} \;\;\; (\star) $

Aquí están mis preguntas;

I. ¿por Qué la familia $(\star)$ satisface la ecuación de flujo de Ricci, es decir, $g'(t)=-2\text{Ric}(t)$ algunos $t \in I=[0,T),$ donde $\text{Ric}$ es el tensor de Ricci?

Lo que he encontrado:

El uso de la tradicional notaciones, tenemos $\partial_tg_{11}=\frac{-4e^{4t}}{ (e^{4t}+x^2+y^2)^2}$, que debe ser igual a $-2R_{11}.$ sabemos que, $R_{11}:=R_{1212}+R_{1111}=R_{1212}.$ por Lo tanto, estamos a la izquierda para mostrar que

$$R_{1212}= \frac{2e^{4t}}{ (e^{4t}+x^2+y^2)^2}$$

Por definición, $R_{1212}=<R(X_1,X_2)X_1,X_2>_{g(t)}=\frac{ <R(X_1,X_2)X_1,X_2>_{\delta}}{(e^{4t}+x^2+y^2)^2}$ donde $X_1:=\frac{\partial}{\partial x}$ $X_2:=\frac{ \partial}{\partial y}$ $<.,.>_{\delta}$ es la métrica Euclidiana. No puedo pasar de aquí!

II. ¿Existe una familia de lisa diffeomorphisms $\phi_t : \mathbb{R}^2 \to \mathbb{R}^2$ s.t. para cualquier $t \in I,$ tenemos $g(t)=\phi^{\star}_t(g(0))$ es decir, para cualquier $t\geq 0$ la de Riemann colector $(\mathbb{R}^2, g(t))$ es isométrico a $(\mathbb{R}^2, g(0))?$

Lo que he encontrado:

Tenemos que $g(o)=\frac{dx^2+dy^2}{1+x^2+y^2}. $, $\phi^{\star}_t(g(0))(u,v)=\frac{<d \phi_t (u), d \phi_t (v)>_{\delta}}{1+x^2+y^2}$ y debe coincidir con $g(t)(u,v)=\frac{<u,v>_{\delta}}{e^{4t}+x^2+y^2}$ $u,v \in T_{(x,y)} \mathbb{R}^2.$ ¿Cómo puedo encontrar a $\phi_t$ explícitamente a partir de aquí?

Answer 1

I. Usted puede utilizar los símbolos de Christoffel de la métrica para calcular el tensor de Ricci. Los símbolos de Christoffel $\Gamma^\alpha_{\phantom{\alpha}\beta\gamma}$ son definidos por $$\Gamma^\alpha_{\phantom{\alpha}\beta\gamma} = \frac{1}{2}g^{\alpha\rho}(\partial_\gamma g_{\rho\beta} + \partial_\beta g_{\rho\gamma} - \partial_\rho g_{\beta\gamma}),$$ where we are using the Einstein summation convention. You can compute that the Christoffel symbols of $g(t)$ are $$\Gamma^x_{\phantom{x}xx} = \Gamma^y_{\phantom{y}xy} = \Gamma^y_{\phantom{y}{yx}} = - \frac{x}{e^{4t} + x^2 + y^2},$$ $$\Gamma^y_{\phantom{y}yy} = \Gamma^x_{\phantom{x}xy} = \Gamma^x_{\phantom{x}{yx}} = - \frac{y}{e^{4t} + x^2 + y^2},$$ $$\Gamma^x_{\phantom{x}yy} = \frac{x}{e^{4t} + x^2 + y^2},$$ and $$\Gamma^y_{\phantom{y}xx} = \frac{y}{e^{4t} + x^2 + y^2}.$$

En términos de los símbolos de Christoffel, el tensor de Ricci tiene componentes $$\mathrm{Ric}_{\alpha\beta} = \partial_\rho \Gamma^\rho_{\phantom{\rho}\beta\alpha} - \partial_\beta \Gamma^\rho_{\phantom{\rho}\rho\alpha} + \Gamma^\rho_{\phantom{\rho}\rho\lambda} \Gamma^\lambda_{\phantom{\lambda}\beta\alpha} - \Gamma^\rho_{\phantom{\rho}\beta\lambda} \Gamma^\lambda_{\phantom{\lambda}\rho\alpha}.$$ Using this and the Christoffel symbols for $g(t)$ above, we have that the Ricci tensor for $g(t)$ is $$\mathrm{Ric}(t) = \frac{2e^{4t}}{(e^{4t} + x^2 + y^2)^2} (dx^2 + dy^2).$$ On the other hand, $$g'((x,y),t) = - \frac{4e^{4t}}{(e^{4t} + x^2 + y^2)^2} (dx^2 + dy^2).$$ Hence $g(t)$ satisfies the Ricci flow equation $$g'(t) = -2 \mathrm{Ric}(t),$$ como se desee.

II. Sí, el flujo de $$\varphi_t: \mathbb{R}^2 \longrightarrow \mathbb{R}^2,$$ $$\varphi_t(x,y) = (e^{-2t}x, e^{-2t}y)$$ satisfies $$g(t) = \varphi_t^\ast g(0).$$