Topologia Diferencial

Mestrado em Matemática Aplicada/Programa Doutoral em Matemática IST

Prof. João Pimentel Nunes

Programa semana a semana

  • 1ªsemana: Revisão: espaço topológico, Hausdorff, paracompacto, base numerável, variedades diferenciais, aplicação tangente. Imersões, submersões, mergulhos, teorema do valor regular, transversalidade, intersecção de variedades.
  • 2ªsemana: Revisão: funções de corte, partição de unidade. Teorema do mergulho de Whitney. Variedades com bordo, sub-variedades "arrumadas" ("neat"), teorema do valor regular para variedades com bordo. Topologia forte e topologia fraca em C^r(M,N). Densidade dos mergulhos para N = R^k e k>2 dim M e de imersões para k>= 2 dim M. Os conjuntos de imersões, submersões, mergulhos, aplicações próprias e difeomorfismos são abertos na topologia forte.
  • 3ªsemana: Convoluções, densidade de C^s(M,N) em C^r(M,N) na topologia forte, para s>r. Densidade de imersões, submersões, mergulhos, aplicações próprias e difeomorfismos de classe C^s no conjunto de aplicações do mesmo tipo de classe C^r. Uma variedade diferencial tem uma única estrutura de variedade C^infinito. Propriedade de Baire da topologia fraca e forte em C^r(M,N). Teorema de Morse-Sard.
  • 4ªsemana: Teorema do ponto fixo de Brouwer. M compacta não se retrai no bordo. Classes ricas de aplicações. Teorema de globalização. Teorema de transversalidade. Transversalidade paramétrica. Fibrados vectoriais: revisões, sequências exactas.
  • 5ªsemana: Fibrados vectoriais orientados. Fibrado normal a sub-variedade. Resultados sobre sub-variedades de N que separam N. Vizinhanças tubulares e "golas" ("collars").
  • 6ªsemana: Grau, grau mod 2, invariância por homotopia. Teorema da bola cabeluda. Teoremas de Hopf para aplicações para S^n.
  • 7ªsemana: Continuação dos teoremas de Hopf. Número de intersecção, invariância por homotopia. # está bem definido em homologia. Número de Euler de um fibrado vectorial orientado e característica de Euler de uma variedade. Índice de campo vectorial com zeros isolados, degenerados ou não. Aplicação de Gauss e característica de Euler. Teorema de Poincaré-Hopf.
  • 8ªsemana: Fibrados com número de Euler 0 têm uma secção sem zeros. Teoria de Morse: introdução, funções de Morse, índice de um ponto crítico, lema de Morse, abundância das funções de Morse numa variedade.
  • 9ªsemana: Teoria de Morse: teorema do intervalo regular, teorema de Reeb, alteração de topologia correspondente ao cruzamento de um nível crítico de índice k, tipo de uma função de Morse, tipo de homotopia de uma variedade com uma função de Morse de um dado tipo, desigualdades de Morse, relação entre o número de pontos críticos de índice k e o número de Betti k, característica de Euler e desigualdades de Morse, uma variedade compacta é homotópica a um complexo CW finito.
  • 10ªsemana: Teoria de Morse: polinómio de Morse, polinómio de Poincaré e desigualdades de Morse; funções de Morse perfeitas; princípio das lacunas de Morse; teorema de Morse para funções de Morse com pontos críticos completáveis; exemplos; variedades críticas não-degeneradas; funções de Morse-Bott, funções de Morse-Bott e pull-back; polinómio de Morse-Bott e desigualdades de Morse, exemplos. Classificação de fibrados vectoriais: variedades de Stiefel, extensões de monomorfismos de fibrados vectoriais para o fibrado trivial de rank suficientemente grande.
  • 11ªsemana: Classificação de fibrados vectoriais: fibrado universal sobre a Grassmaniana G_k,s, aplicações classificantes de fibrados vectoriais, teorema de classificação. Cobordismo: grupos de cobordismo não-orientado e orientado, homotopia de aplicações e cobordismo de pré-imagens de uma variedade, espaço de Thom de um fibrado vectorial, homomorfismo de Thom não-orientado e orientado, teorema fundamental do cobordismo (Thom).
  • 12ªsemana: Enunciado do teorema de Thom para os grupos de cobordismo orientado em dimensões iguais ou não a 0 mod 4. Descrição esquemática de alguns passos principais da demonstração e dos números de Pontrjagin e de Stiefel-Whitney. Cobordismo referenciado ("framed cobordism"): variedades de Pontrjagin e sub-variedades com fibrado normal trivial, teorema de Pontrjagin para classes de cobordismo de variedades de Pontrjagin. (re)Derivação dos teoremas de Hopf. Introdução à homologia de Morse: variedade estável e instável de um ponto crítico não-degenerado, fluxos de Morse-Smale, exemplo.
  • 13ªsemana: Introdução à homologia de Morse: variedades de trajectórias, orientação de variedades de trajectórias a partir da orientação das variedades instáveis, exemplo; complexo de Morse-Smale-Witten e operador de bordo; discussão esquemática da nilpotência do operador de bordo, homologia de Morse. Exemplos e discussão esquemática do isomorfismo entre a homologia de Morse e a homologia singular. Supersimetria e teoria de Morse: o Laplaciano Δ_t de Witten, a cohomologia não depende de t, limite t->+infinito e formas-k de baixa energia localizadas em pontos críticos de índice k; reinterpretação cohomológica das desigualdades de Morse em termos do complexo de Morse-Smale-Witten; extensão do argumento ao caso de Morse-Bott; tunelamento, instantões e homologia de Morse, o operador d_t no limite t->+infinito e o operador de cobordo em (co)homologia de Morse; isomorfismo entre cohomologia de de Rham e (co)homologia de Morse.
  • Última alteração em 7 de Junho 2005