Clasificación de formas cuadráticas con un enfoque en el lema morse y el lema de separación

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

Quadratic forms are fundamental mathematical objects that have intrigued mathematicians for centuries. These second-degree polynomial functions have found their application in a wide range of disciplines, from physics and engineering to economics and computer science. Their study has not only revealed properties inherent to algebraic structures, but has also allowed practical problems to be tackled with elegance and precision. In this monograph, we explore in depth quadratic forms and their classification through two powerful tools: Morse's Lemma and the Separation Lemma. These lemmas, although seemingly abstract, provide insightful insight into the nature of quadratic forms and how they behave in different contexts. The monograph begins with a comprehensive review of quadratic forms, from their basic definitions to their more advanced properties. Then, we dive into the fascinating world of Morse's Lemma, a result that establishes a deep connection between topology and the theory of quadratic forms. We will explore how this lemma allows us to understand the structure of manifolds defined by quadratic forms and how we can use it to effectively classify them. We then delve into the Separation Lemma, another crucial result that sheds light on the relationship between quadratic forms and sets in Euclidean space. This lemma provides us with tools to distinguish between different quadratic forms and understand their behavior in terms of convex sets. Throughout this monograph, we not only focus on the abstract theory, but also explore concrete applications and illustrative examples that demonstrate the relevance and versatility of these concepts.

Descripción

Las formas cuadráticas son objetos matemáticos fundamentales que han intrigado a matemáticos durante siglos. Estas funciones polinómicas de segundo grado han encontrado su aplicación en una amplia gama de disciplinas, desde la física y la ingeniería hasta la economía y la informática. Su estudio no solo ha revelado propiedades inherentes a las estructuras algebraicas, sino que también ha permitido abordar problemas prácticos con elegancia y precisión. En esta monografía, exploramos en profundidad las formas cuadráticas y su clasificación a través de dos herramientas poderosas: el Lema de Morse y el Lema de Separación. Estos lemas, aunque aparentemente abstractos, proporcionan una perspectiva reveladora sobre la naturaleza de las formas cuadráticas y cómo se comportan en diferentes contextos. La monografía comienza con una revisión exhaustiva de las formas cuadráticas, desde sus definiciones básicas hasta sus propiedades más avanzadas. Luego, nos sumergimos en el fascinante mundo del Lema de Morse, un resultado que establece una conexión profunda entre la topología y la teoría de formas cuadráticas. Exploraremos cómo este lema nos permite comprender la estructura de las variedades definidas por formas cuadráticas y cómo podemos utilizarlo para clasificarlas de manera efectiva. Posteriormente, nos adentramos en el Lema de Separación, otro resultado crucial que arroja luz sobre la relación entre las formas cuadráticas y los conjuntos en el espacio euclidiano. Este lema nos proporciona herramientas para distinguir entre diferentes formas cuadráticas y comprender su comportamiento en términos de conjuntos convexos. A lo largo de esta monografía, no solo nos enfocamos en la teoría abstracta, sino que también exploramos aplicaciones concretas y ejemplos ilustrativos que demuestran la relevancia y la versatilidad de estos conceptos.

Palabras clave

Formas cuadráticas, Singularidad, Geometría algebraica, Lema de separación, Lema de Morse, Puntos Críticos

Materias

Matemáticas -- Tesis y disertaaciones académicas , Modelos matemáticos , Formas cuadráticas , Transformaciones cuadráticas , Teoría de los números

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