Autor Tema: Longitud curvas

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07 Junio, 2010, 11:12 am
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nova

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Hola a todos.

Según mi teoría la longitud de una geodésica \( \alpha \) se obtiene mediante la fórmula: \( L= \displaystyle\int_{a}^{b} |\alpha'(s)| ds \), pero tendo este problema y no se como aplicar esto:

Considerese en el plano de Pointcare los puntos \( (0,1) \) y \( (sen\theta, cos \theta) \), para \( \theta \) suficientemente pequeño. Tómense las curvas \( \alpha(t) = (sen t, cos t) \), \( t \in [0, \theta] \), y \( \beta(t) = (tsen \theta, 1+tcos (\theta -1)) \), \( t \in [0,1] \). Comparar las longitudes de ambas.

07 Junio, 2010, 11:24 am
Respuesta #1

Luis Fuentes

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Hola

 Lo único que tienes que tener en cuenta es que para calcular \( \|\alpha'(s)\| \) tienes que usar la métrica del plano Hiperbólico. Si mal no recuerdo la matriz de dicha métrica (depende del punto) era:

 \( G(x,y)=\dfrac{1}{y^2}Id. \)

 Por tanto:

\(  \|\alpha'(s)\|=\dfrac{\sqrt{\alpha_x'(s)^2+\alpha_y'(s)^2}}{\alpha_y(s)} \)

Saludos.
 

07 Junio, 2010, 01:02 pm
Respuesta #2

nova

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Lo siento no me aclaro.

Según lo que yo tengo el semiplano de Pointcare tiene a siguiente metrica:

\( \mathbb{H}^n = (\{ (x_1,..., x_n) \in \mathbb{R}^2 : x_n>0 \}, g) \) con \( g= \frac{1}{x_n^2}[(dx^1)^2+...+(dx^n)^2] \).

La cosa es que yo tengo que hacer en \( \mathbb{H}^2 \), pero no se como.

¿Y que límites de integracion pongo?

07 Junio, 2010, 03:14 pm
Respuesta #3

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola
 
 La métrica es justo la que puse. Para \( n=2 \) te queda:

\( g= \dfrac{1}{x_2^2}[(dx^1)^2+(dx^2)^2] \)

 Fíjate que lo que yo escribí es la matriz asociada (de Gram) \( G \). La relación con tu expresión es:

\(  g=(dx^1\quad dx^2)G\left({\begin{array}{ccc}{dx^1}\\{dx^2}\end{array}\right) \)

 Pero por lo demás no hay ninguna diferencia con el caso de que te mandasen hallar la longitud de una curva con la geometría clásica.

 Por ejemplo para tu primera curva:

\(  \alpha:[0,\theta]\longrightarrow{}\mathbb{H}^2 \)

\( \alpha(t)=(cos(t),sin(t)) \)

\( \alpha'(t)=(-sin(t),cos(t)) \)

\(  L=\displaystyle\int_{0}^{\theta}\dfrac{\sqrt{(-sin(t))^2+cos(t)^2}}{sin(t)}dt \)

Saludos.

07 Junio, 2010, 04:00 pm
Respuesta #4

nova

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No entiendo porqué esos límites de integración, ni porqué se divide entre el seno.
¿Entonces en el segundo caso que hay que poner?
Una pregunta más (siento si soy muy tonta): ¿con eso ya está el ejercicio?

07 Junio, 2010, 04:49 pm
Respuesta #5

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

 Las preguntas son muy desconcertantes, porque todo eso debiera de estar claro a estas alturas. Las cosas que preguntas son aplicables a un problema elemental de cálculo de primer curso de cualquier carrera científica.

CUIDADO: En  lo que sigue, y por error, se han intercambiado las dos coordenadas de la curva que nos daban. Por tanto se resuelve el problema para otra curva.

 1) Del enunciado se deduce (aunque ciertamente no está dicho explícitamente) que las curvas unen los puntos \( (1,0) \) y \( (cos(\theta),sin(\theta)) \), por eso integramos entre \( 0 \) y \( \theta \):

 \( \alpha(0)=(cos(0),sin(0))=(1,0) \)
 \( \alpha(\theta)=(cos(\theta),sin(\theta)) \)

 2) Hemos quedado en que la fórmula de la longitud de una curva es:

 \( L= \displaystyle\int_{a}^{b} \|\alpha'(s)\| ds \)

 donde si la curva es de la forma \( \alpha(s)=(\alpha_x(s),\alpha_y(s)) \):

\(  \|\alpha'(s)\|=\dfrac{\sqrt{\alpha_x'(s)^2+\alpha_y'(s)^2}}{\alpha_y(s)} \)

 entonces simplemente estamos aplicando directamente esa fórmula. En tu caso:

\(  \alpha_x(s)=cos(s),\quad \alpha_y(s)=sin(s) \)

 En el segundo caso me niego a decirte lo que hay que poner. Pregunta cuantas veces sea necesario hasta entender el primero. Pero si lo entiendes debes de saber hacer lo mismo para la otra curva.

Saludos.

P.D. Es especialmente desconcertante esto:

Citar
¿con eso ya está el ejercicio?

 ¿No entiendes lo qué te preguntan? Te preguntan la longitud de dos curvas sobre el plano hiperbólico; el ejercicio estará resuelto cuando halles las longitudes y las compares.

CORREGIDO

07 Junio, 2010, 10:11 pm
Respuesta #6

nova

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Hola de nuevo. Estoy intentándolo, ¿pero el denominador no debería ser al cuadrado según la fórmula?

07 Junio, 2010, 10:17 pm
Respuesta #7

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

 Ten en cuenta que la norma de un vector es la raíz cuadrada del producto escalar del vector consigo mismo; de ahí que desaparezca el cuadrado.

Saludos.

08 Junio, 2010, 12:04 pm
Respuesta #8

nova

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A ver, creo que ya se cómo va esto, aunque el \( \alpha \) lo has puesto al revés y el primer punto de la curva también, pero sale prácticamente lo mismo.

A mi me sale \( L(\alpha)= \displaystyle\int_{0}^{\theta} sec(s)ds = Ln |sec(\theta)+tg(\theta)| \).

Luego lo he hecho para la curva beta y me sale: \( \beta: [0,1]\rightarrow{\mathbb{H}^2} \), por lo que

\( L(\beta) = \frac{\sqrt{2-2cos(\theta)}}{cos(\theta)-1} \)

¿Eso está bien? ¿Cómo se pueden comparar?

Muchísimas gracias por tu ayuda, de verdad.

08 Junio, 2010, 12:56 pm
Respuesta #9

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

 Si, efectivamente he puesto las componentes de la curva de al revés: disculpas.

 En cuanto a la otra curva, revisa las cuentas, no da eso. Si quieres detalla lo que has hecho.

Saludos.