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Teorema de Poncaré-Hopf

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2019
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En este trabajo estudiamos las relaciones existentes entre funciones —campos tangentes y funciones reales— definidas sobre variedades diferenciables y la topología de dichas variedades. Para ello usamos diversas técnicas de Topología Diferencial. Los resultados principales son el Teorema del Indice de Poincaré-Hopf y la fórmula de Gauss-Bonnet para hipersuperficies de dimensión par. Básicamente ambos resultados muestran que ciertas cantidades geométricas —el índice total de un campo tangente y la curvatura íntegra— son invariantes topológicos de las variedades donde están definidas. Para la obtención de estos teoremas nuestra principal herramienta será el grado topológico de Brouwer-Kronecker; con su ayuda podremos definir la noción clave de este artículo: el índice de un campo tangente en una singularidad aislada. En el trascurso de este escrito también desarrollamos los principios de la Teoría de Morse, los cuales nos permiten demostrar el Teorema de Reeb. Finalmente, también estudiamos bajo que condiciones se puede garantizar la existencia de campos tangentes a variedades nunca nulos.
In this work we study the relationships between functions —vector fields and real functions— defined on smooth manifolds and the topology of the manifolds themselves. We will mostly use tools from Differential Topology. Main results are the Poincar´e-Hopf Index Theorem and the Gauss-Bonnet formula for hypersurfaces of even dimension. Basically both results show that certain geometrical quantities —the total index of a vector field and the integral curvature— are invariants of the manifolds where they are defined. In order to obtain these theorems our main tool will be the Brouwer-Kronecker topological degree; with it we will be able to define the key notion of this article: the index of a vector field at an isolated singularity. Along the way we will also give a short introduction to Morse Theory, which in turn allows us to prove the Reeb Theorem. Finally, we study under which hypothesis we can be certain that non-zero vector fields defined on manifolds exist.
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[1] Claudia R. Alcantara y Manuel Cruz-L ´ opez ´ Algunos aspectos de la teor´ıa de campos vectoriales planos reales y complejos. Volum 2014, treball no. 6, 29 pp. ISSN: 1887-1097. Publicació electrónica de divulgació del Departament de Matemátiques de la Universitat Autónoma de Barcelona. [2] B. A. Dubrovin, A. T. Fomenko, S. P. Novikov: Modern Geometry—Methods and Applications. Part II. The Geometry and Topology of Manifolds. Springer, Nueva York 1985. [3] E. Outerelo, J.Ma Sanchez Abril: Elementos de Topología. Sanz y Torres, Madrid 2008. [4] E. Outerelo, J.A. Rojo, J.M. Ruiz: Topolog´ıa Diferencial. Sanz y Torres, Madrid 2014. [5] E. Outerelo, J.M. Ruiz: Mapping Degree Theory. AMS, Providence 2009. [6] Glen E. Bredon: Topology and Geometry. Springer, Nueva York 1993. [7] I. Farmakis, M. Moskowitz: Fixed Point Theorems and Their Applications. World Scientific, Singapur 2013. [8] I. Madsen, J. Tornehave: From Calculus to Cohomology. Cambridge University Press, Cambridge 1999. [9] J.M. Gamboa, J.M. Ruiz: Iniciaci´on al estudio de las Variedades Diferenciables. Sanz y Torres, Madrid 2016. [10] J. Milnor: Topology from the differentiable viewpoint. Princeton University Press, Princeton 1997. [11] J. Milnor: Morse Theory. Princeton University Press, Princeton 1963. [12] Manfredo P. Do Carmo: Differential Forms and Applications. Springer-Universitext, Berlín 1994. [13] Shiing-Shen Chern : A simple intrinsic proof of the Gauss-Bonnet formula for closed Riemannian manifolds. Annals of Mathematics, Vol. 45, No. 4, October, 1944. [14] V. Guillemin, A. Pollack: Differential Topology. Prentice-Hall, Nueva Jersey 1974. [15] Zhang Zhi-fen, et al.: Qualitative Theory of Differential Equations. American Mathematical Society, Providence 1992