1 Imers~oes isometricas



Documentos relacionados
1 Ac~oes Proprias. 2 0 Lista de Exerccio de MAT6416 (1 0 semestre 2009)

1 Variedades e metricas Riemannianas

1 Resultados básicos sobre grupos de Lie

Geometria Diferencial II 2 0 Lista de Exerccios (2 0 semestre 2017)

Capítulo 5: Transformações Lineares

Disciplina: Introdução à Álgebra Linear

ESPAÇOS QUOCIENTES DANIEL SMANIA. [x] := {y X t.q. x y}.

A classificação de Thurston das geometrias tridimensionais

Capítulo 2: Transformação de Matrizes e Resolução de Sistemas

Introdução à geometria riemanniana

Lista 1 para a P2. Operações com subespaços

Aplicação de Gauss de Superfícies Completas de Curvatura Média Constante em R 3 e R 4

Definição. A expressão M(x,y) dx + N(x,y)dy é chamada de diferencial exata se existe uma função f(x,y) tal que f x (x,y)=m(x,y) e f y (x,y)=n(x,y).

1 Módulo ou norma de um vetor

Exp e Log. Roberto Imbuzeiro Oliveira. 21 de Fevereiro de O que vamos ver 1. 2 Fatos preliminares sobre espaços métricos 2

Cálculo avançado. 1 TOPOLOGIA DO R n LISTA DE EXERCÍCIOS

Prova de Admissão para o Mestrado em Matemática IME-USP

PARTE 2 FUNÇÕES VETORIAIS DE UMA VARIÁVEL REAL

Recordamos que Q M n n (R) diz-se ortogonal se Q T Q = I.


Por que o quadrado de terminados em 5 e ta o fa cil? Ex.: 15²=225, 75²=5625,...

GAAL /1 - Simulado - 1 Vetores e Produto Escalar

QUESTÕES COMENTADAS E RESOLVIDAS

O Teorema da Função Inversa e da Função Implícita

CDI-II. Trabalho. Teorema Fundamental do Cálculo

Exercícios resolvidos P2

Aula: Equações polinomiais

Exercícios 1. Determinar x de modo que a matriz

4.2 Produto Vetorial. Orientação sobre uma reta r

Capítulo 1. x > y ou x < y ou x = y

Variedades diferenciáveis e grupos de Lie

a 1 x a n x n = b,

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL - MATEMÁTICA PROJETO FUNDAMENTOS DE MATEMÁTICA ELEMENTAR

12. FUNÇÕES INJETORAS. FUNÇÕES SOBREJETORAS 12.1 FUNÇÕES INJETORAS. Definição

IBM1018 Física Básica II FFCLRP USP Prof. Antônio Roque Aula 6. O trabalho feito pela força para deslocar o corpo de a para b é dado por: = =

Exercícios Teóricos Resolvidos

Exercícios Adicionais

REFLEXÃO DA LUZ: ESPELHOS 412EE TEORIA

Tópicos Matriciais Pedro Henrique O. Pantoja Natal / RN

Resolução da Prova da Escola Naval Matemática Prova Azul

Produtos. 4.1 Produtos escalares

2. MÓDULO DE UM NÚMERO REAL

1. Extremos de uma função

(a) Encontre o custo total de ações, usando multiplicação de matrizes.

Análise Matemática II - 1 o Semestre 2001/ o Exame - 25 de Janeiro de h

Conceitos Fundamentais

POLINÔMIOS SIMÉTRICOS Carlos A. Gomes, UFRN, Natal RN.

LISTA 6 DE GEOMETRIA DIFERENCIAL 2008

Números Complexos. Capítulo Unidade Imaginária. 1.2 Números complexos. 1.3 O Plano Complexo

IBM1018 Física Básica II FFCLRP USP Prof. Antônio Roque Aula 3

Åaxwell Mariano de Barros

MAT Cálculo Diferencial e Integral II - 2 semestre de 2012 Registro das aulas e exercícios sugeridos - Atualizado

Retas e Planos. Equação Paramétrica da Reta no Espaço

Uma breve história da Geometria Diferencial (até meados do s

Monografia sobre R ser um Domínio de Fatoração Única implicar que R[x] é um Domínio de Fatoração Única.

uma classe de sistemas elipticos envolvendo o operador p-laplaciano em dominio nao limitado

Cálculo Diferencial e Integral I Vinícius Martins Freire

ESPAÇOS MUNIDOS DE PRODUTO INTERNO

Material Teórico - Módulo de Divisibilidade. MDC e MMC - Parte 1. Sexto Ano. Prof. Angelo Papa Neto

Ponto, reta e plano no espaço tridimensional, cont.

Somatórias e produtórias

Matemática - UEL Compilada em 18 de Março de Prof. Ulysses Sodré Matemática Essencial:

Campos Vetoriais e Integrais de Linha

A lei de Gauss é uma lei geral. Ela vale para qualquer distribuição de cargas e qualquer superfície fechada.

2.2 Subespaços Vetoriais

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATEMÁTICA.

Álgebra Linear. André Arbex Hallack Frederico Sercio Feitosa

Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA Prova Escrita de Física III A Professor: Jorge Pedraza Arpasi, SALA UNIPAMPA Alegrete

Método de Eliminação de Gauss. Eduardo Camponogara

Capítulo 2. Álgebra e imagens binárias. 2.1 Subconjuntos versus funções binárias

Notas Para um Curso de Cálculo. Daniel V. Tausk

Análise Dimensional Notas de Aula

9. Derivadas de ordem superior

1. Dê o domínio e esboce o grá co de cada uma das funções abaixo. (a) f (x) = 3x (b) g (x) = x (c) h (x) = x + 1 (d) f (x) = 1 3 x

IBM1018 Física Básica II FFCLRP USP Prof. Antônio Roque Aula 4

Variedades Riemannianas Bidimensionais Carlos Eduardo Rosado de Barros, Romildo da Silva Pina Instituto de Matemática e Estatística, Universidade

Curso de Mestrado em Matemática Aplicada Tópicos de Topologia - Monopólos e Curvas Algébricas 2 a Série de Problemas - Dezembro 1999

1 Diferenciabilidade e derivadas direcionais

Capítulo 1: Sistemas Lineares e Matrizes

1 Sistemas de Controle e Princípio do Máximo

Álgebra Linear I Solução da 5ª Lista de Exercícios

Lógica Matemática e Computacional 5 FUNÇÃO

Curso de Mestrado em Matemática Aplicada Tópicos de Topologia - Monopólos e Curvas Algébricas 1 a Série de Problemas - Outubro 1999

Função. Definição formal: Considere dois conjuntos: o conjunto X com elementos x e o conjunto Y com elementos y. Isto é:

Conjuntos numéricos. Notasdeaula. Fonte: Leithold 1 e Cálculo A - Flemming. Dr. Régis Quadros

Uma lei que associa mais de um valor y a um valor x é uma relação, mas não uma função. O contrário é verdadeiro (isto é, toda função é uma relação).

Exemplos de aplicação das leis de Newton e Conservação do Momento Linear

Ondas Eletromagnéticas. E=0, 1 B=0, 2 E= B t, 3 E

Aula 7 Valores Máximo e Mínimo (e Pontos de Sela)

UNIV ERSIDADE DO EST ADO DE SANT A CAT ARINA UDESC CENT RO DE CI ^ENCIAS T ECNOLOGICAS DEP ART AMENT O DE MAT EMAT ICA DMAT

1.1 Domínios e Regiões

POLINÔMIOS. x 2x 5x 6 por x 1 x seja x x 3

1 Propriedades das Funções Contínuas 2

36 a Olimpíada Brasileira de Matemática Nível Universitário Primeira Fase

Prof. Márcio Nascimento. 22 de julho de 2015

Grupos de Lie. Luiz A. B. San Martin

Universidade Estadual de Santa Cruz. Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas. Especialização em Matemática. Disciplina: Estruturas Algébricas

3 A estrutura simplética do fluxo geodésico

Notas de aula número 1: Otimização *

APLICAÇÕES DA DERIVADA

Transcrição:

2 0 Lista de Exerccio de MAT5771 (1 0 semestre 2013) Esta lista cont^em problemas cuja soluc~ao podera ser cobrada em prova. Ela tambem cont^em proposic~oes e teoremas, alguns enunciados e outros demonstrados em sala de aula (abreviados aqui por d.s.a). A demonstrac~ao destes resultados tambem podera ser cobrada em prova. Bibliograa Principal: 1. M. do Carmo, Geometria Riemanniana, Projeto Euclides. 2. S. Gallot, D. Hulin, J. Lafontaine, Riemannian Geometry, Universitext, Springer. 3. J. Jost, Riemannian Geometry and Geometric Analysis, Universitext, Springer. 4. R.S. Palais, C-L Terng, Critical Point Theory and Submanifold Geometry, Lectures Notes in Mathematics 1353, Springer Verlag. (see Terng). Bibliograa de Apoio: 1. R. Bisphop, R. Crittenden, Geometry of Manifolds, AMS, Chelsea. 2. C. Gorodski, Notes on Riemannian Geometry, Notas de Aula, IME-USP, 2007. 3. W. Kuhnel, Dierential Geometry, Curves-surfaces-manifolds. American Mathematical Society, Second Edition 2005. 4. P. Petersen, Riemannian Geometry, Graduate texts in mathematics, Springer. 5. M. Spivak, A comprehensive Introduction to Dierential Geometry, V. 1 Publish or Perish,Inc. 1979. 1 Imers~oes isometricas Problema 1.1. Uma subvariedade Riemanniana M de uma variedade Riemanniana ( ~ M; h ; i) e chamada totalmente geodesica, se a segunda forma se anula ao longo de M: Mostre que M e totalmente geodesica se e somente se toda geodesica de M e geodesica de ~ M: Problema 1.2. Seja G um grupo de Lie com metrica bi-invariante e H G subgrupo fechado. Mostre que H e subvariedade totalmente geodesica. Proposic~ao 1.3 (d.s.a). Seja M subvariedade Riemanniana de uma variedade Riemanniana ( ~ M; h ; i) e denote R, ~ R os tensores curvaturas de M e ~ M e B o (1; 2) tensor segunda forma de M. Ent~ao hr(x; Y )X; Y i h ~ R(X; Y )X; Y i = hb(x; X); B(Y; Y )i hb(x; Y ); B(X; Y )i Problema 1.4. Mostre que as curvaturas seccionais de S n s~ao 1. 1

Proposic~ao 1.5 (d.s.a). Seja um campo normal unitario a uma subvariedade Riemanniana M de uma variedade Riemanniana ( M; ~ h ; i). Seja : V R n! U M parametrizac~ao com U compacto. Considere ' : U! R tal que 'j M U = 0. Para U 1 compacto com U U 1 dena F : ( ; ) U 1! M ~ como F (t; x) := exp x (t) e ^ : ( ; ) V! M ~ como ^ (t; x) := F (t'(x); (x)): Escolha para F ser imers~ao injetora. Dena gi;j t := hd t e i ; d t e j i onde t (x) = ^ (t; x). Ent~ao: (a) nhh; ' i = p d dt jg t i;j p jjt=0 jg 0 i;j j (b) R d dt Vol( t (V )) jt=0 = n hh; ' i! U onde H e o vetor curvatura media e! e a forma volume (com orientac~ao induzida por :) Proposic~ao 1.6. Seja M subvariedade Riemanniana de uma variedade Riemanniana ( ~ M; h ; i). Seja fe A g um referencial adaptado a M e denote ~! A;B as 1-formas de conex~ao e ~ i;j as 2-formas de curvatura de ~ M associadas a fe A g. Ent~ao (a) d ~! i;j = P k ~! i;k ^ ~! k;j + P ~! i; ^ ~! ;j ~ i;j e a equac~ao de Gauss escrita no refer^encial adaptado. (b) d ~! i; = P k ~! i;k ^ ~! k; + P ~! i; ^ ~! ; escrita no refer^encial adaptado. ~ i; e a equac~ao de Codazzi (c) d ~! ; = P i ~! ;i^ ~! i; + P ~! ; ^ ~! ; ~ ; e a equac~ao de Ricci escrita no refer^encial adaptado. Concluimos ent~ao que as equac~oes de Gauss, Codazzi e Ricci s~ao partes da equac~ao de curvatura: d ~! = ~! ^ ~! ~ : Teorema 1.7 (d.s.a). Seja U R n aberto com metrica Riemanniana g. Considere fe i g n referencial ortonormal (em relac~ao a metrica g) denido em U, i=1! i as formas duais de fe i g e! i j as formas de conex~ao Riemannianas da metrica g em relac~ao P ao referencial fe i g. Seja A um 2 tensor simetrico denido por A(X; Y ) := i! i n+1(x)! i (Y ). Dena! n+1 i :=! i n+1 e! a matriz de 1-formas formada por! A;B com A; B variando de 1 a n + 1: Suponha que! atende formalmente as equac~oes de Gauss e Codazzi de uma hipersuperfcie no espaco Euclidiano, i.e., d! =! ^!. Ent~ao dado x 0 2 U, p 0 2 R n+1 e uma base ortonormal v 1 ; : : : ; v n+1 2 T p0 R n+1 existe, para um aberto U ~ U de x 0 sucientemente pequeno, uma unica imers~ao isometrica : ( U; ~ g)! (R n+1 ; g 0 ) tal que d x0 e i = v i onde i = 1; : : : ; n. Alem disto A(X; Y ) = (d X; d Y ), onde e a segunda forma da hipersuperfcie M := ( U) ~ associada ao vetor N normal a M com N(p 0 ) = v n+1 : Problema 1.8. Exerccio 9 do captulo 8 do livro do Carmo. Dado uma submers~ao Riemanniana F : M! B o exerccio discute a relac~ao entre a conex~ao Riemanniana de M e a conex~ao Riemanniana de B: 2

Problema 1.9. Exerccio 10 do captulo 8 do livro do Carmo. Dado uma submers~ao Riemanniana F : M! B o exerccio discute a relac~ao entre a curvatura de M ~ e a curvatura de B: Problema 1.10. Exerccio 12 do captulo 8 do livro do Carmo. O exerccio discute como calcular a curvatura do espaco projetivo complexo. Problema 1.11. Seja F : M n+k! B k uma submers~ao Riemanniana. Mostre que os itens abaixo s~ao equivalentes. (a) Para todo c 2 B, a conex~ao normal da subvariedade F 1 (c) e at. (b) A distribuic~ao normal H e integravel. Em particular, as folhas tangentes a H s~ao totalmente geodesicas. Problema 1.12. Considera a ac~ao isometrica : S 1 S 3! S 3 denida por (; (z 1 ; z 2 )) := (z 1 ; z 2 ): Mostre que a distribuic~ao normal H as orbitas de n~ao e integravel. 1.1 Sugest~oes Problema 1.11 Para provar que (a) implica (b) considere fe A g referencial local adaptado a submers~ao, i.e, e i (i = 1; : : : ; n) e tangente as pre-imagens e e ( = n + 1; : : : ; n + k) e normal projetavel. Pelo teorema de Frobenius se [e ; e ] x 2 H x para qualquer ; > n e para qualquer x ent~ao H sera integravel, i.e., existe uma folheac~ao f g cujas folhas s~ao tangentes a distribuic~ao H. Seja! i e o dual de e i : Note que H = \ n i=1 ker! i: Assim para mostrar que H e integravel, basta mostrar que 0 =! i ([e ; e ]) = hr e e r e e ; e i i para todo i; ; : Por outro lado, usando o fato da conex~ao normal ser at, i.e., hr ei e ; e i = 0 e o fato de e ser projetavel temos: hr e e ; e i i = he ; r e e i i = he ; r ei e + [e ; e i ]i = he ; r ei e i = 0 De forma analoga temos hr e e ; e i i = 0 e isto prova que 0 =! i ([e ; e ]). Am de provar que (b) implica (a) considere uma folha tangente a distribuic~ao H. Seja v 2 T p e (t) := exp p (tv). O fato de F ser uma submers~ao Riemanniana implica que a geodesica e ortogonal a todas as subvariedades F 1 (c) que ela encontra. Em particular e sempre tangente a H e assim deve estar contida em : Em particular note que tambem e geodesica de : Assim vemos que e totalmente geodesica. Considere fe A g referencial adaptado a submers~ao. Como e totalmente geodesica, temos que: 0 = hr e e i ; e i = hr ei e + [e ; e i ]; e i = hr ei e ; e i e a ultima igualdade implica que a conex~ao normal e at. 3

Problema 1.12 Seguindo a notac~ao introduzida no Problema 1.10 considere N = (1 + 0i; 1 + 0i). Ent~ao in = (0 + i; 0 + i) e o vetor tangente a orbita que passa pelo ponto N: Considere agora os vetores X = ( p 1 1 2 +0i; p2 +0i) e Y = (0+ p 1 1 2 i; 0 p2 i). Note que X e Y s~ao ortogonais a N e assim tangentes a esfera. Por outro lado X e Y s~ao ortogonais a in e assim ortogonais a orbita que passa por N: Por m note que hx; iy i = 1: Assim Pelo Problema 1.10 temos que K(X; Y ) = 4: Como K(X; Y ) = 1 segue da formula do Problema 1.9 que [X; Y ] e diferente de zero. Assim a distribuic~ao normal H n~ao e integravel. 4

2 Variedades completas e o teorema de Hadamard Teorema 2.1 (d.s.a). Seja (M; h ; i) variedade Riemanniana. (a) Ent~ao as armac~oes abaixo s~ao equivalentes (a.1) Existe p 2 M tal que exp p : T p M! M esta bem denida. (a.2) Os limitados fechados de M s~ao compactos. (a.3) M e completa como espaco metrico. (a.4) M e geodesicamente completa, i.e, exp x : T x M! M esta bem denida para todo x 2 M. (b) Se M e completa, i.e., uma das armac~oes do item (a) e satisfeita, ent~ao dado p e q em M existe um segmento de geodesica minimizante ligando p a q: Problema 2.2. Seja (M; h ; i) variedade Riemanniana homog^enea, i.e, para qualquer x; y 2 M existe uma isometria g 2 Iso(M) tal que g(x) = y: Mostre que M e completa. Problema 2.3. Mostre que R n, S n e H n s~ao variedades Riemannianas completos. Problema 2.4. Seja G um grupo de Lie com metrica bi-invariante. Mostre que G e variedade Riemanniana completa. Problema 2.5. E possivel mostrar que a aplicac~ao exponencial de Lie de SL(2; R) n~ao e sobrejetora. Use este fato para concluir que SL(2; R) n~ao admite metrica bi-invariante. Proposic~ao 2.6 (d.s.a). Seja F : ^M! M uma isometria local sobrejetora. Suponha que ^M e completa. Ent~ao F e recobrimento isometrico. Lema 2.7 (d.s.a). Seja M variedade Riemanniana completa com K 0: Ent~ao para qualquer p 2 M a aplicac~ao exp p : T p M! M e difeomorsmo local. Teorema 2.8 (d.s.a). Seja M variedade Riemanniana completa, simplesmente conexa com K 0: Ent~ao, para todo p 2 M, exp p : T p M! M e difeomorsmos. 2.1 Sugest~oes Problema 2.3: Para mostrar que H n e variedade Riemanniana completa, pode-se mostrar que ele e homogeneo (vide e.g. Sec 1.E ou Sec. 3.L do livro de Gallot, Hulin, Lafontaine, ou Teorema 5.2 e Teorema 5.3 Cap 8 do livro do. Carmo). 5

3 Isometrias e espacos de curvatura constante Proposic~ao 3.1 (d.s.a). Sejam (M; g) e ( ^M; g) variedades Riemannianas completas e A : T p M! T^p ^M isometria linear. Seja B (p) bola normal. Dena F : B (p)! ^M como F (x) := exp ^p A(exp p j B(0)) 1 (x): Para cada x 2 B (p) dena P : T p M! T x M o transporte paralelo ao longa da unica geodesica minimizante com (0) = p e (r) = x e k 0 k = 1. Dena ^(t) := exp ^p (A 0 (0)) e ^P : T^p ^M! TF (x) ^M o transporte paralelo ao longo de ^ do ponto ^(0) a ^(r) = F (x). Por m dena := P AP 1 : Suponha que g(r(x; Y )Z; W ) = ^g( ^R((X); (Y )); (Z); (W )) Ent~ao F e isometria local e df p = A: Proposic~ao 3.2 (d.s.a). Sejam F i : (M; g)! ( ^M; ^g), com i = 1; 2 duas isometrias locais da variedade Riemanniana conexa M na variedade Riemanniana ^M: Suponha que existe p 2 M tal que F 1 (p) = F 2 (p) e d(f 1 ) p = d(f 2 ) p. Ent~ao F 1 = F 2 : Teorema 3.3 (d.s.a). Seja (M; g) variedade Riemanniana completa simplesmente conexa com curvaturas seccionais K constante iguais a c. Ent~ao M e isometrica a M(c) onde M(c) = H n se c = 1, M(c) = R n se c = 0 e M(c) = S n se c = 1: Teorema 3.4 (d.s.a). Seja S superfcie compacta conecta, orientavel. Ent~ao: (a) S admite metrica com K = 1 se e somente se g(s) = 0. (b) S admite metrica com K = 0 se e somente se g(s) = 1. (c) S admite metrica com K = 1 se e somente se g(s) > 1. 6

4 Variac~ao da Energia Proposic~ao 4.1 (d.s.a). Sejam (M; g) variedade Riemanniana completa, p; q 2 M e : [0; a]! M uma geodesica minimizante ligando p a q. Ent~ao para qualquer curva : [0; a]! M ligando p a q temos E() E(). A desigualdade vale se e somente se for geodesica minimizante. Proposic~ao 4.2 (d.s.a). Sejam (M; g) variedade Riemanniana completa, : [0; a]! M curva suave por partes, f : ( ; ) [0; R a]! M uma variac~ao a @f @f de, E f (s) a energia da variac~ao, i.e., E f (s) := g( (s; t); (s; t)) dt e 0 @t @t V (t) := @f (0; t): Ent~ao @s 1 d 2 ds E f (s) = g( @f @f (s; t); @s @t (s; t))jt i+1 t + i Z ti+1 t i g( @f @s (s; t); r @f (s; t))dt @t @t 1 d 2 ds E f (0) = g(v (t j ); 0 (t + j ) 0 (t j )) + g(v (a); 0 (a)) g(v (0); 0 (0)) j=1 Z ti+1 t i g(v (t); r dt 0 (t))dt Proposic~ao 4.3 (d.s.a). Seja (M; g) variedade Riemanniana completa. Uma curva diferenciavel por partes : [0; a]! M e uma geodesica se e somente se para toda variac~ao propria f de temos d dt E f (0) = 0: Proposic~ao 4.4 (d.s.a). Sejam (M; g) variedade Riemanniana completa, : [0; a]! M geodesica, f : ( ; ) R [0; a]! M uma variac~ao de, E f (s) a a @f @f @f energia da variac~ao, i.e., E f (s) := g( (s; t); (s; t)) dt e V (t) := (0; t): 0 @t @t @s Ent~ao 1 d 2 2 ds E 2 f (0) = g( r @f @s @s (0; a); 0 (a)) g( r @f @s @s (0; 0); 0 (0)) + g(v (t); r dt V (t))jt i+1 t + i Z ti+1 ou de forma equivalente t i g(v (t); r2 dt 2 V (t)) + g(r(0 (t); V (t)) 0 (t); V (t)) dt 1 d 2 2 ds E 2 f (0) = g( r @f @s @s (0; a); 0 (a)) g( r @f @s @s (0; 0); 0 (0)) + I a (V; V ) onde I a e a forma do ndice, i.e., I a (V; W ) := Z a 0 g( r dt V (t); r dt W (t)) g(r(0 (t); V (t)) 0 (t); W (t)) dt 7

Problema 4.5 (d.s.a). Enuncie o teorema de Indice de Morse e conclua que dado uma geodesica : [0; a]! M minimizante, ent~ao (t) n~ao pode ser ponto conjugado a (0) para 0 < t < a: Teorema 4.6 (d.s.a). Seja (M; g) variedade Riemanniana completa. Suponha que Ric p (X) 1 > 0 para todo p 2 M e todo X 2 T r 2 p M com k = 1: Ent~ao: (a) M e compacta com diametro menor ou igual a r: (b) O recobrimento universal de M e compacto e assim 1 (M) e nito. Problema 4.7. Seja G um grupo de Lie e g sua algebra de Lie. Dados X; Y 2 g denimos a forma de Killing como (X; Y ) := tr ad(x) ad(y ) onde ad(x)y := [X; Y ]: O grupo (algebra de Lie) e chamado semi-simples se e n~ao degenerada. Mostre que se g e semi-simples e e negativa denida ent~ao e metrica bi-invariante. (Dica Pode-se usar (sem demonstrar) que (Ad(g)X; Ad(g)Y ) = (X; Y ):) Problema 4.8. Seja G um grupo de Lie que admite metrica bi-invariante. 1 Mostre que Ric(X; Y ) = 4 (X; Y ) para X; Y 2 g: Em particular conclua que Ric n~ao depende da metrica bi-invariante. Problema 4.9. Seja G um grupo de Lie conexo semi-simples. Mostre que G e compacto se e somente se a sua forma de Killing e negativa denida. 8