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Geometría de Riemann

1854
  • Bernhard Riemann
Estudio de geometría riemanniana con escritorio antiguo y papeles pergamino.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La geometría riemanniana es la rama de la geometría diferencial que estudia las variedades riemannianas: variedades suaves dotadas de una métrica riemanniana. Esta métrica es un conjunto de productos internos en los espacios tangentes, que varían suavemente de un punto a otro. Permite definir nociones geométricas locales como ángulo, longitud de curvas, área superficial y volumen, lo que da lugar a una noción generalizada de curvatura.

Riemannian geometry, introduced in Bernhard Riemann’s 1854 lecture “On the Hypotheses which lie at the Bases of Geometry,” generalizes Gauss’s theory of surfaces to any number of dimensions. The key object is a Riemannian manifold, which is a differentiable manifold where each tangent space [latex]T_p M[/latex] at a point [latex]p[/latex] is equipped with an inner product [latex]g_p[/latex], called the Riemannian metric. This metric must vary smoothly as [latex]p[/latex] varies over the manifold.

El tensor métrico [latex]g[/latex] permite medir la longitud de los vectores tangentes y el ángulo entre ellos. En consecuencia, se puede definir la longitud de una curva integrando la longitud de su vector de velocidad. La trayectoria más corta entre dos puntos se denomina geodésica, que generaliza el concepto de “línea recta” a los espacios curvos. La desviación de las geodésicas entre sí revela la curvatura de la variedad.

La descripción completa de la curvatura en la geometría riemanniana se plasma en el tensor de curvatura de Riemann, [latex]R(u, v)w[/latex]. Este tensor es un mapa multilineal que cuantifica el grado en que la derivada covariante no conmuta. Contiene toda la información geométrica intrínseca de la variedad y generaliza el valor único de la curvatura gaussiana para las superficies. Las contracciones del tensor de Riemann dan lugar a otras medidas importantes de la curvatura, como el tensor de Ricci y la curvatura escalar, que son fundamentales en la teoría de la relatividad general de Einstein.

UNESCO Nomenclature: 1204
- Geometría

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Revolucionario

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • La teoría de las superficies de Gauss (Disquisitiones generales circa superficies curvas)
  • Geometrías no euclidianas de Lobachevsky y Bolyai
  • Desarrollo del cálculo tensorial por Ricci-Curbastro y Levi-Civita
  • Concepto de variedad

Aplicaciones

  • teoría general de la relatividad (el espacio-tiempo es una variedad pseudo-riemanniana)
  • ciencia de datos (técnicas de aprendizaje múltiple)
  • robótica (planificación del movimiento en espacios de configuración)
  • geodesia (modelización de la forma de la Tierra)
  • visión artificial (análisis de formas)

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: variedad riemanniana, tensor métrico, espacio tangente, curvatura, geodésica, relatividad general, Riemann, producto interno.

Contexto histórico

Geometría de Riemann

1828
1848
1850
1854
1884
1896
1900
1827
1829
1850
1854
1854
1895
1899
1900

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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