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¿Cómo describir un tensor métrico geometría en un múltiple?

Soy bastante nuevo en el tema, para el área de la geometría diferencial, pero como yo lo entiendo, el tensor métrico $g$ es un tensor de campo que actúa en el espacio de la tangente $T_{p}M$ a cada punto de $p$ (de Riemann) colector $M$. Específicamente, se define como un mapeo $g:T_{p}M\times T_{p}M\rightarrow\mathbb{R}$ tal que $(v,w)\mapsto g(v,w)$ donde $v,w \in T_{p}M$. El tensor métrico intuitivamente ofrece el producto interior de dos vectores en un espacio vectorial, y por lo tanto puede ser utilizado para determinar las magnitudes de los vectores, así como el ángulo de intersección entre las curvas tangentes a dos vectores tangente en un punto dado.

Lo que realmente estoy seguro acerca de cómo la métrica en realidad describe la geometría en el colector de $M$? Yo sé que uno puede elegir un conjunto de vectores de la base adaptada a un determinado conjunto de coordenadas en el colector, una de coordenadas de la base, de tal manera que la métrica toma la forma $$g=g_{\mu\nu}(x)dx^{\mu}\otimes dx^{\nu}\equiv g_{\mu\nu}(x)dx^{\mu}dx^{\nu}$$ where $g_{\mu\nu}(x)=g\left(\frac{\partial}{\partial x^{\mu}}, \frac{\partial}{\partial x^{\nu}}\right)$. But this just gives the metric tensor at a point. How can one use $g_{\mu\nu}(x)$ in the entire coordinate chart? Or is the point that one evaluates $g_{\mu\nu}(x)$ en cada punto de la mentira en el dominio de las coordenadas del gráfico?

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Alderin Puntos 31

Lo que realmente estoy seguro acerca de cómo la métrica en realidad describe la geometría en el colector de $M$?

La geometría no es nada, pero la medición de distancias dentro del múltiple de admisión, y la métrica indica cómo hacerlo. Una vez que usted tiene una regla, que puede hacer las integrales, la medida de la curvatura y etc..

Yo sé que uno puede elegir un conjunto de vectores de la base adaptada a un determinado conjunto de coordenadas en el colector, una de coordenadas de la base, de tal manera que la métrica toma la forma $$g=g_{\mu\nu}(x)dx^{\mu}\otimes dx^{\nu}\equiv g_{\mu\nu}(x)dx^{\mu}dx^{\nu}$$ where $g_{\mu\nu}(x)=g\left(\frac{\partial}{\partial x^{\mu}}, \frac{\partial}{\partial x^{\nu}}\right)$. But this just gives the metric tensor at a point. How can one use $g_{\mu\nu}(x)$ in the entire coordinate chart? Or is the point that one evaluates $g_{\mu\nu}(x)$ en cada punto de la mentira en el dominio de las coordenadas del gráfico?

Usted puede evaluar el tensor métrico en cada punto en el dominio de su gráfico de coordenadas. Si usted tiene un atlas de los gráficos que cubre la totalidad del colector, entonces usted puede evaluar la métrico completo.

EDIT: me voy a dar un ejemplo que espero resolver tus dudas en los comentarios. Veamos el colector $S^{2}$ incrustado en $\mathbb{R}^{3}$. Puede ser descrito por la tabla

$$\Phi:\left[0,\pi\right]\times\left[0,2\pi\right)\rightarrow S^{2}$$

$$\Phi\left(\theta,\varphi\right)=\begin{pmatrix}\sin\theta\cos\varphi\\ \sin\theta\sin\varphi\\ \cos\theta\end{pmatrix}$$

Puede comprobar el Jacobiano de esta tabla y ver que es singular en los polos, pero esto puede ser descuidado ya que estas son sólo dos puntos. Permite calcular la métrica. Usted tiene

$$\frac{\partial\Phi}{\partial\theta}=\begin{pmatrix}\cos\theta\cos\varphi\\ \cos\theta\sin\varphi\\ -\sin\theta\end{pmatrix}$$

$$\frac{\partial\Phi}{\partial\varphi}=\begin{pmatrix}-\sin\theta\sin\varphi\\ \sin\theta\cos\varphi\\ 0\end{pmatrix}$$

así que la métrica es dada por

$$g_{\mu\nu}=\begin{pmatrix}\left<\frac{\partial\Phi}{\partial\theta},\frac{\partial\Phi}{\partial\theta}\right>&\left<\frac{\partial\Phi}{\partial\theta},\frac{\partial\Phi}{\partial\varphi}\right>\\\left<\frac{\partial\Phi}{\partial\varphi},\frac{\partial\Phi}{\partial\theta}\right>&\left<\frac{\partial\Phi}{\partial\varphi},\frac{\partial\Phi}{\partial\varphi}\right>\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&0\\0&\sin^{2}\theta\end{pmatrix}$$

Hace el cálculo explícito de ayuda?

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