Hola raistlin.
Siento la tardanza, mi rutina está revuelta estas semanas. Sobre tus dudas (continuaré con la notación de los anteriores mensajes)
Bien, por lo que entiendo de tu respuesta, la derivada covariante a lo largo de una curva, seria, en teoría de superficies clásica, la normal a esa curva, y que no tiene que ser lo mismo que la normal a la superficie.
No, la derivada covariante es un operador sobre lo que antes llamamos \( {\cal T}(c), \) que a groso modo son vectores
tangentes a la variedad en puntos de la cuerva \( c \). En particular, al transformar un elemento de \( {\cal T}(c) \) en otro elemento de \( {\cal T}(c), \) fijado un tiempo \( t_{0}, \) estamos transformando un vector tangente a la variedad \( V(t_{0}) \) en otro vector tangente a la variedad \( D_{t}V(t_{0}), \) ambos tangentes a la variedad en el punto \( c(t_{0})\in M. \)
Y para que se pudiera utilizar la propiedad de la conexión (que se que es algo de paralelismo pero no lo tengo muy claro) parece ser que tiene que ser en las cercanías del punto elegido porque ambas normales coincidirían en la mayoría de casos, es correcto el símil?
Hmm... no estoy seguro de cómo interpretar lo que dices. Lo único que se necesita para aplicar las propiedades de la conexión directamente es que un elemento de \( {\cal T}(c) \) pueda ser extendido a una vecindad de \( c \) (o alguna restricción de \( c \)). Esto siempre es posible si restringimos la curva \( c \) al rededor de un punto \( t_{0}\in I. \) Para hacer esto no necesitamos hablar de paralelismo. Tampoco es correcta tu interpretación sobre vectores normales, por lo que acabamos de ver en el párrafo anterior.
Sobre esto
Pero luego en lo que me has puesto en el Spoiler:
Para lograr la última igualdad se hace uso de la regla de la cadena, puedes tratar de verificar usándola que \( \frac{{\partial c(t_0)}}{{\partial t}}V^j(t_0)=\frac{{\partial V^j(t_0)}}{{\partial t}} \) como ejercicio.
Pues por muchas vueltas que le de, no consigo sacarlo
Es cuestión de hacer la cuenta y saber cómo es que están parametrizados \( V\in{\cal T}(c) \) y su extensión \( \tilde{V} \) en una vecindad de \( t_{0}. \) En el
spoiler no hice distinción entre ellas por simplicidad, por abuso de notación, pero hay que tener claro que lo que se quiere probar es que \( \dot{c}\tilde{V}^{j}=\dot{V}^{j} \) para todo \( j\in\{1,2,\dots,n\} \) (veremos la expresión precisa en un momento).
Por definición \( V\in{\cal T}(c) \) está parametrizado por el intervalo \( I, \) mientras que su extensión \( \tilde{V} \) está definida sobre una vecindad de \( M. \) En particular tenemos que \( V(t)=\tilde{V}\big(c(t)\big) \) para todo \( t \) en una vecindad de \( t_{0}. \) Esto implica que \( V^{j}(t)=\tilde{V}^{j}\big(c(t)\big) \) para todo \( j\in\{1,2,\dots,n\} \) en una vecindad de \( t_{0}. \) Por tanto al derivar las últimas igualdades respecto de \( t \) en \( t_{0} \) y usar la regla de la cadena se deduce que \( \dot{V}^{j}(t_{0})=\dot{c}(t_{0})\tilde{V}^{j}\big(c(t_{0})\big), \) que es la versión precisa de lo que queremos probar.
Finalmente, sobre tu última duda
Y luego si la definición de las geodésicas es DV/dt=0 donte V es el campo de vectores tangentes a c, entonces por que el resultado no es el mismo que el de la ecuación de las geodésicas? que diferencia hay entre la derivada covariante a través de una curva que de cero y una geodésica?

Lo primero que anotas no es la definición de geodésica. Que \( D_{t}V\equiv 0, \) con \( V\in{\cal T}(c), \) quiere decir que \( V \) es un campo paralelo a lo largo de \( c. \) Esto no tiene que ver con que \( c \) sea una geodésica o no. Por otro lado, la curva \( c \) es una geodésica cuando su campo tangente a lo largo de \( c, \) que denotaré por \( \dot{c}, \) es paralelo. Esto quiere decir que \( c \) es geodésica cuando \( D_{t}\dot{c}\equiv 0. \) Esto es una restricción sobre la curva \( c. \) No toda curva es geodésica, pero sobre toda curva (suave) siempre existen campos paralelos (a lo largo de la curva).
Si tienes más dudas pregunta. Nada más ten en cuenta que si tus dudas se van alejando del tema original de este hilo, lo mejor sería que crees algún otro hilo para ellas.
Saludos,
Enrique.