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La intuición detrás $dx \wedge dy=-dy \wedge dx$

Estaba releyendo este viejo libro de la mía; y me di cuenta de que al definir las reglas de las formas diferenciales, "tiene sentido" que tengamos la regla $dx \wedge dx=0$ porque si $dx$ es infinitesimal, entonces en las aproximaciones de primer orden podemos ignorar las potencias de $dx$ . Del mismo modo, la definición de la derivada exterior $d$ de una forma diferencial $\omega=Adx+Bdy+Cdz$ , $d\omega=\frac{dA}{dx}dx + \frac{dB}{dy}dy + \frac{dC}{dz}dz $ "tiene sentido" porque parece que sólo estamos multiplicando la parte superior e inferior por los diferenciales $dx,dy,$ y $dz$ .

Pero es prácticamente un milagro que introduciendo las simples relaciones de conmutación antisimétricas para las formas diferenciales, y aplicando operaciones muy elementales, podamos llegar a todos los resultados del cálculo vectorial como el gradiente y el producto cruzado, entre una gran cantidad de otros resultados bien conocidos.

En este libro en particular, los autores motivan la condición de antisimetría mediante propiedades de los determinantes y jacobianos para el cambio de variables en la integración. Pero me preguntaba si hay otras maneras de pensar por qué las formas diferenciales deben conmutar antisimétricamente, lo que podría proporcionar algo más de intuición sobre por qué funciona este "milagro".

Gracias.

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Kevin Dente Puntos 7732

Me gusta la motivación que da el libro Introduction to Smooth Manifolds de Jack Lee. A grandes rasgos, queremos capturar el volumen mediante el álgebra exterior: digamos $\omega$ es un tensor que queremos aplicar a $n$ vectores para obtener el $n$ -volumen dimensional del paralelogramo que forman. En el caso $n=2$ por ejemplo, deberíamos tener $\omega(X,X) = 0$ ya que obtenemos una línea y no una región 2-d (por lo tanto 0 área). Ahora por linealidad, $\omega(X,X) = 0$ fuerzas $X$ ser alternativo (como en la respuesta de Timothy).

El álgebra de las formas es el álgebra de los tensores alternos.

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Antoine Benkemoun Puntos 5900

Una forma de ver la relación antisimétrica es una consecuencia de $dx∧dx=0$ (que te parezca intuitivo). Aplicado a $(dx+dy)∧(dx+dy)=0$ obtenemos $(dx∧dx)+(dx∧dy)+(dy∧dx)+(dy∧dy)=0$ . Así que, $(dx∧dy)+(dy∧dx)=0$ Así que $(dx∧dy)=-(dy∧dx)$

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