Note15 引き戻し(pull-back)

多様体Mから多様体M'への微分可能な写像で、
微分可能な写像」って?と言う事だけど何となくイメージはあるけど。この点は明日にして、ともかく滑らかな写像だ。それで、
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022307.jpg
M上のr次微分形式全体を
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022340.jpg
とするとき線形写像
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022345.jpg
をM上の点pに対して次のような線形写像と定義する。
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022349.jpg
で次のように計算するものとする。
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022352.jpg
この線形写像をωの引き戻しと言います。(なんで?引き戻しというのか?
ここで写像の微分を思い出すと印象的です。写像微分
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022356.jpg
でした。*の付き方が上下で違っている。
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022335.jpg

どうも実感がないので簡単な微分形式を例に見てみる。
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022400.jpg
という関係が定義から直ちに得られます。が、もう少し見てみると、
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022405.jpg
という事で、
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022411.jpg
p'=φ(p)の局所座標を
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022416.jpg
として、
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022310.jpg
さらに微分
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022315.jpg
と書けたのだったから、
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022318.jpg
という印象的な関係を見ることができます。それでなんで「引き戻し」なの?


今の場合はベクトル場に対する引き戻しだったけどスカラー場(多様体上の関数)に対しても自然に導入されて、
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022322.jpg
を次のように表記します。
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022326.jpg
を次のような計算とする。
https://cdn-ak.f.st-hatena.com/images/fotolife/c/cat_falcon/20190806/20190806022330.jpg

今日は「現代微分幾何入門 野水克己 著」p16。