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experiencia frustrante sobre la geometría diferencial

Me siento bastante frustrado ahora, después de llevar mucho tiempo estudiando geometría diferencial, pero con poco progreso...

De hecho, mi especialidad es principalmente el análisis numérico. Estoy estudiando geometría moderna, porque me interesan algunos puntos de la mecánica geométrica, como en los hermosos libros de Arnold y Jerry Marsden. Y por otro lado, me estoy preparando para algunas investigaciones relacionadas con algunos temas "geométricos", como la relatividad general.

Empecé a estudiar los colectores diferenciales, etc., desde la licenciatura, principalmente por mi cuenta. Empecé con el libro de S.S.Chern. Pensé que era un error, porque ese libro es muy formal. De hecho, lo leí varias veces, pero cuando cerré el libro, no sabía lo que había leído...

Ahora la situación mejora, pero sigue siendo difícil... Trato de conducir las formulaciones por mí mismo, trato de escribirlas. Pero el progreso sigue siendo bastante lento.

Cuando me ocupo de las EDP, puedo ver claramente los puntos esenciales en las estimaciones. Pero cuando paso a la geometría riemanniana, los grupos de Lie, etc., me pierdo en las nociones confusas, y no tengo ni idea de empezar mi propia demostración. Por ejemplo, me costó mucho tiempo entender qué es un "pull back". Parece que no hay dos libros que utilicen la misma notación.

Entonces, ¿podría darme algunas sugerencias? ¿Es porque estas cosas son realmente mucho más difíciles que el análisis, o no he encontrado la manera correcta?

¡Muchas gracias!

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Hurkyl Puntos 57397

El fundamentos de la geometría diferencial es secretamente sólo cálculo multivariable; en mi opinión, las principales y nuevas ideas que introduce son:

  • el uso de campos escalares cuando se está acostumbrado a hablar de variables (por ejemplo, utilizando $y$ para referirse a la función sobre $\mathbb{R}^3$ que envía un punto a su coordenada media)
  • prestando atención a lo que debe ser un vector (en coordenadas, eso significa vector columna) y lo que debe ser un covector (en coordenadas, eso significa vector fila). por ejemplo, si $f$ es un campo escalar, $\nabla f$ debe ser un covector, no un vector
  • diferenciales (por ejemplo, cosas como " $\mathrm{d}x$ ") son realmente objetos matemáticos, no una mera notación utilizada al escribir una integral
  • poder estudiar la geometría utilizando sólo las dimensiones necesarias -- por ejemplo, estás acostumbrado a escribir los vectores tangentes a la esfera como vectores en el espacio triple. ¿Cómo se pueden captar las propiedades esenciales de un vector tangente a la esfera si sólo se permite trabajar con dos dimensiones?
  • nueva notación para simplificar los cálculos complicados con muchas variables

Puede ser útil hacer algo como repasar el cálculo en una esfera -por ejemplo, campos vectoriales escalares y tangentes en una esfera, integrales de trayectoria a lo largo de una curva en la esfera, integrales de superficie sobre la esfera- y ver cómo se alinean las cosas con los conceptos que estás aprendiendo en geometría diferencial.

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Konrad Puntos 7

Recomiendo encarecidamente Temas elementales de geometría diferencial de John A. Thorpe, puede que le sirva perfectamente.

Un montón de ejemplos, texto de sabor, motivaciones para las definiciones y problemas para hacer por su cuenta.

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