La derivación, matemáticamente, es un concepto esencial para determinar los espacios tangentes sobre variedades diferenciables, sus cualidades, sus propiedades y sus consecuencias.
Es una pieza fundamental, clave en el desarrollo de la teoría para la geometría diferencial tal y como está estructurada actualmente.
y tal que , es decir, que cumple la regla de Leibniz.
Observación
es el conjunto de funciones diferenciables en , y es un álgebra conmutativa, (es un espacio vectorial).
es equivalente a , es decir, evaluado en el punto
Ejemplos de derivación
La derivada parcial
Sea y , veamos que la aplicación siguiente es derivación:
Demostración:
Veamos primero que es lineal, es decir, que vemos que:
Veamos finalmente que es una derivación:
Queda, así, demostrado que la derivada parcial es una derivación.
La derivada direccional
Sea , de igual modo que el ejemplo anterior se puede ver que la aplicación siguiente es derivación:
Definiciones
Sea una variedad diferenciable y , llamaremos espacio tangente a en al espacio vectorial de las derivaciones de en , notado por , y sus elementos se llamaran vectores tangentes a en
Consecuencias
Propiedad de la derivación de una función localmente constante
Sea una variedad diferenciable, , y tal que entorno abierto en donde , , entonces tenemos que
Demostración:
Por linealidad de tenemos
aquí aplicando la condición de derivación a tenemos
de simplificar, este último, resulta aplicadolo al anterior resulta que
Ejemplo
Nos interesa que la función localmente constante sea infinitamente diferenciable en todas partes, es decir, de clase :
la función meseta asociada a , donde compacto cuyo interior contiene a
Propiedad de la derivación del producto con la función meseta
Sea una variedad diferenciable, , y una función meseta asociada a , tenemos que:
Demostración:
Aplicando la regla de Leibniz tenemos que , por la propiedad anterior tenemos que
Propiedad
Sea una variedad diferenciable, y tal que entorno abierto en donde , entonces tenemos que .
Demostración:
Sea una función meseta asociada a , tenemos así que en todo también por tanto y por la propiedad anterior tenemos que
Bibliografía
Carlos Currás Bosch, Geometria diferencial: varietats diferencialbles i varietats de Riemann, Ed:UB. 2003.