Kurs:Differentialgeometrie (Osnabrück 2023)/Arbeitsblatt 25/latex

\setcounter{section}{25}






\zwischenueberschrift{Übungsaufgaben}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und \maabb {p} { E = X \times \R } {X } {} das triviale Vektorbündel über $X$ vom \definitionsverweis {Rang}{}{} $1$. Es sei $\omega$ eine $1$-\definitionsverweis {Differentialform}{}{} auf $X$. Zeige die folgenden Aussagen. \aufzaehlungfuenf{Die Abbildung \maabbeledisp {} {TE} { p^*E } {(P,u,v,w) } { (P, u, \omega(P,v) +w) } {,} definiert einen \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{.} }{Die vertikale Ableitung zu dem Zusammenhang ist für stetig differenzierbare Funktionen \maabb {f} {U} {\R } {} auf einer offenen Menge
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ \subseteq }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} durch
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \nabla (f) (P) }
{ =} { \omega (P) + (df)_P }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gegeben \zusatzklammer {hierbei identifizieren wir auf beiden Seiten eine reellwertige Funktion $f$ mit dem Schnitt \maabbele {} {X} {X \times \R } {x} { (x,f(x)) } {.}} {} {} }{Eine stetig differenzierbare Funktion \maabb {f} {U} {\R } {} ist genau dann ein \definitionsverweis {horizontaler Schnitt}{}{} über $U$ bezüglich $\nabla$, wenn $-f$ eine \definitionsverweis {Stammform}{}{} zu $\omega$ über $U$ ist. }{Die Form $\omega$ ist genau dann \definitionsverweis {geschlossen}{}{,} wenn der Zusammenhang \definitionsverweis {lokal integrabel}{}{} ist. }{Die Form $\omega$ ist genau dann \definitionsverweis {exakt}{}{,} wenn der Zusammenhang \definitionsverweis {global integrabel}{}{} ist. }

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Wir betrachten das triviale Vektorbündel \maabbdisp {p} {E= \R^2 \times \R} { \R^2 } {.} Beschreibe einen \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} auf $E$ derart, dass es keinen \definitionsverweis {horizontalen Schnitt}{}{} gibt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und \maabb {p} { E = X \times \R } {X } {} das triviale Vektorbündel über $X$ vom \definitionsverweis {Rang}{}{} $1$. Es sei $\omega$ eine $1$-\definitionsverweis {Differentialform}{}{} auf $X$. Zeige die folgenden Aussagen. \aufzaehlungdrei{Die Abbildung \maabbeledisp {} {TE} { p^*E } {(P,u,v,w) } { (P, u, u\omega(P,v) +w) } {,} definiert einen \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{.} }{Die vertikale Ableitung zu dem Zusammenhang ist für stetig differenzierbare Funktionen \maabb {f} {U} {\R } {} auf einer offenen Menge
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ \subseteq }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} durch
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \nabla (f) (P) }
{ =} { f\omega (P) + (df)_P }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gegeben \zusatzklammer {hierbei identifizieren wir auf beiden Seiten eine reellwertige Funktion $f$ mit dem Schnitt \maabbele {} {X} {X \times \R } {x} { (x,f(x)) } {.}} {} {} }{Eine nullstellenfreie stetig differenzierbare Funktion \maabb {f} {U} {\R } {} ist genau dann ein \definitionsverweis {horizontaler Schnitt}{}{} über $U$ bezüglich $\nabla$, wenn $- \ln \betrag { f }$ eine \definitionsverweis {Stammform}{}{} zu $\omega$ über $U$ ist. }

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und $E$ ein \definitionsverweis {differenzierbares Vektorbündel}{}{} auf $X$, das mit einem \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} versehen sei. Zeige, dass ein stetig differenzierbarer Schnitt \maabb {s} {U} {E{{|}}_U } {} auf einer offenen Menge
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ \subseteq }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} genau dann \definitionsverweis {horizontal}{}{} ist, wenn seine \definitionsverweis {vertikale Ableitung}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \nabla s }
{ = }{ 0 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und $E$ ein \definitionsverweis {differenzierbares Vektorbündel}{}{} auf $X$, das mit einem \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} versehen sei. Es sei $Z$ eine weitere differenzierbare Mannigfaltigkeit mit einer differenzierbaren Abbildung \maabb {\psi} {Z} {X } {.} Zeige, dass ein stetig differenzierbarer Schnitt \maabb {s} {Z} {E } {} über $\psi$ genau dann \definitionsverweis {horizontal}{}{} ist, wenn seine \definitionsverweis {vertikale Ableitung}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ \nabla s }
{ = }{ 0 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ist.

}
{} {}

Für die folgende Aufgabe verwende man Aufgabe 25.21.


\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {p} {E} {X } {} ein \definitionsverweis {Vektorbündel}{}{} vom \definitionsverweis {Rang}{}{} $r$ über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$, das mit einem \definitionsverweis {global integrablen Zusammenhang}{}{} versehen sei. Zeige, dass es \zusatzklammer {auf $X$ definierte} {} {} \definitionsverweis {horizontale Schnitte}{}{}
\mathl{s_1 , \ldots , s_r}{} in $E$ derart gibt, dass \maabbeledisp {} {X \times \R^r} { E } {(P,v_1 , \ldots , v_r)} { \sum_{i = 1}^r v_i s_i(P) } {,} ein \definitionsverweis {Isomorphismus von Vektorbündeln}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei \maabb {p} {E} {X } {} ein \definitionsverweis {Vektorbündel}{}{} vom \definitionsverweis {Rang}{}{} $r$ über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$, das mit einem linearen \definitionsverweis {global integrablen Zusammenhang}{}{} versehen sei. Zeige, dass es \zusatzklammer {auf $X$ definierte} {} {} \definitionsverweis {horizontale Schnitte}{}{}
\mathl{s_1 , \ldots , s_r}{} in $E$ derart gibt, dass unter dem \definitionsverweis {Isomorphismus von Vektorbündeln}{}{} \maabbeledisp {} {X \times \R^r} { E } {(P,v_1 , \ldots , v_r)} { \sum_{i = 1}^r v_i s_i(P) } {,} die \definitionsverweis {Christoffelsymbole}{}{} für den Zusammenhang bezüglich der Basisschnitte
\mathl{s_1 , \ldots , s_r}{} trivial sind.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei ein zeitabhängiges stetiges \definitionsverweis {Vektorfeld}{}{} \maabbeledisp {F} {I \times \R^n } { \R^n } { \left( t , \, u_1 , \, \ldots , \, u_n \right) } { \left( F_1 { \left( u_1 , \ldots , u_n \right) } , \, \ldots , \, F_n { \left( u_1 , \ldots , u_n \right) } \right) } {,} mit dem zugehörigen \definitionsverweis {gewöhnlichen Differentialgleichungssystem}{}{}
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ u' }
{ =} { F(t,u) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} auf einem \definitionsverweis {offenen Intervall}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ I }
{ \subseteq }{ \R }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} gegeben. \aufzaehlungdrei{Zeige, dass durch \maabbeledisp {} {I \times \R^n \times \R \times \R^n} {I \times \R^n \times \R^n } {(t,u,v,w)} { \left( t , \, u , \, - vF { \left( t, u_1 , \ldots , u_n \right) } +w \right) } {,} ein \zusatzklammer {die vertikale Projektion für einen} {} {} \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} auf dem trivialen Vektorbündel \maabbdisp {} {I \times \R^n} { \R^n } {} gegeben ist. }{Bestimme die \definitionsverweis {vertikale Ableitung}{}{} $\nabla_\partial u$ zu einer \definitionsverweis {differenzierbaren Kurve}{}{} \maabbdisp {u} {I} { \R^n } {} \zusatzklammer {aufgefasst als Schnitt in $I \times \R^n$} {} {.} }{Zeige, dass eine differenzierbare Kurve \maabb {u} {I} { \R^n } {} genau dann eine Lösung des Differentialgleichungssystems ist, wenn $u$ ein \definitionsverweis {horizontaler Schnitt}{}{} bezüglich des Zusammenhangs ist. }

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $\nabla$ ein \definitionsverweis {linearer Zusammenhang}{}{} auf einem \definitionsverweis {differenzierbaren Vektorbündel}{}{} $E$ über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$. Zeige, dass der Nullschnitt \definitionsverweis {horizontal}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $\nabla$ der \definitionsverweis {triviale Zusammenhang}{}{} auf dem trivialen Vektorbündel \maabb {p} {X \times W } {X } {} zu einem reellen Vektorraum
\mathl{W}{} über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$. Zeige, dass $\nabla$ \definitionsverweis {linear}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ \subseteq }{ \R^n }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {offene Teilmenge}{}{} und es sei $\nabla$ der \definitionsverweis {triviale Zusammenhang}{}{} auf
\mathl{U \times \R}{.} Zeige, dass die \definitionsverweis {Christoffelsymbole}{}{} und die \definitionsverweis {vertikale Ableitung}{}{} des Zusammenhangs folgende Eigenschaften erfüllen. \aufzaehlungvier{Die Christoffelsymbole sind
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \Gamma_{ij}^k }
{ =} { 0 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} für alle $i,j,k$. }{Es ist
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \nabla_{\partial_i} \partial_j }
{ =} { 0 }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} für die \definitionsverweis {Standardvektorfelder}{}{} $\partial_i$. }{Es ist
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \nabla_{\partial_i} { \left( \sum_{j = 1}^n f_j \partial_j \right) } }
{ =} { \sum_{j = 1}^n \partial_i(f_j) \partial_j }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} für differenzierbare Funktionen $f_j$. }{Zu einem Vektorfeld $V$ und einem differenzierbaren Vektorfeld $W$ auf $U$ ist
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ ( \nabla_V W)(P) }
{ =} { { \left( DW \right) }_{P} { \left( V(P) \right) } }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{.} }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Wir betrachten auf dem \definitionsverweis {trivialen Vektorbündel}{}{}
\mathl{\R \times \R^2}{} über $\R$ den \definitionsverweis {trivialen Zusammenhang}{}{} $\nabla$. \aufzaehlungdrei{Zeige, dass
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ f_1(t) }
{ = }{ \left( 1+ t^2 , \, t^3 \right) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ f_2(t) }
{ = }{ \left( t , \, 1+t^2 \right) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} \definitionsverweis {Basisschnitte}{}{} des Vektorbündels sind. }{Drücke die Standardbasisschnitte $e_1,e_2$ als Linearkombination der Basisschnitte $f_1,f_2$ aus. }{Bestimme die \definitionsverweis {Christoffelsymbole}{}{} von $\nabla$ bezüglich dieser Basisschnitte. }

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Wir betrachten auf dem \definitionsverweis {trivialen Vektorbündel}{}{}
\mathl{\R^2 \times \R^2}{} über $\R^2$ den \definitionsverweis {trivialen Zusammenhang}{}{} $\nabla$. \aufzaehlungzwei {Zeige, dass
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ f_1(x,y) }
{ = }{ \left( x , \, y \right) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ f_2(x,y) }
{ = }{ \left( - y , \, x \right) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} \definitionsverweis {Basisschnitte}{}{} des Vektorbündels auf
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ = }{ \R^2 \setminus \{ (0,0)\} }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} sind. } {Bestimme die \definitionsverweis {Christoffelsymbole}{}{} von $\nabla$ bezüglich dieser Basisschnitte auf $U$. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{}
{

Es sei ein \definitionsverweis {homogenes lineares Differentialgleichungssystem}{}{}
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ u' }
{ =} { Mu }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} auf einem \definitionsverweis {offenen Intervall}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ I }
{ \subseteq }{ \R }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} mit
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ M(t) }
{ =} { { \left( a_{kj} (t) \right) }_{kj} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} \zusatzklammer {dabei ist $k$ der Zeilenindex und $j$ der Spaltenindex} {} {} mit stetigen Funktionen \maabbdisp {a_{kj}} {I} {\R } {} gegeben. Diese Funktionen fassen wir über
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \Gamma_{j}^k (t) }
{ \defeq} { -a_{kj} }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} als \definitionsverweis {Christoffelsymbole}{}{} \zusatzklammer {mit
\mavergleichskettek
{\vergleichskettek
{ i }
{ = }{ 1 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{}} {} {} für den \definitionsverweis {linearen Zusammenhang}{}{} $\nabla$ auf dem trivialen Vektorbündel \maabb {p} {I \times \R^n } { I } {} im Sinne von Bemerkung 25.8 auf. Zeige, dass eine \definitionsverweis {differenzierbare Kurve}{}{} \maabbdisp {u} {I} { \R^n } {} genau dann eine Lösung des Differentialgleichungssystems ist, wenn $u$ ein \definitionsverweis {horizontaler Schnitt}{}{} bezüglich des Zusammenhangs ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ Y }
{ \subseteq }{ W }
{ \subseteq }{ \R^n }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{,} $W$ \definitionsverweis {offen}{}{,} eine \definitionsverweis {differenzierbare Hyperfläche}{}{} und sei \maabb {\gamma} {I} {Y } {} eine \definitionsverweis {differenzierbare Kurve}{}{.} Es sei \maabbdisp {F} {I} {TY } {} ein differenzierbares Vektorfeld längs $\gamma$, d.h. es liegt ein kommutatives Diagramm
\mathdisp {\begin{matrix} & & & TY \\ & & F \nearrow & \downarrow \\ & I & \stackrel{ \gamma }{\longrightarrow} & Y\! \\ \end{matrix}} { }
vor. Zeige, dass $F$ genau dann \definitionsverweis {parallel längs}{}{} $\gamma$ ist, wenn $F$ ein \definitionsverweis {horizontaler Schnitt}{}{} bezüglich des \zusatzklammer {mit Hilfe der orthogonalen Projektion definierten} {} {} \definitionsverweis {Zusammenhangs}{}{} auf $TY$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ Y }
{ \subseteq }{ W }
{ \subseteq }{ \R^n }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{,} $W$ \definitionsverweis {offen}{}{,} eine \definitionsverweis {differenzierbare Hyperfläche}{}{} und sei $\nabla$ der \zusatzklammer {mit Hilfe der orthogonalen Projektion definierte} {} {} \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} auf $TY$. Zeige, dass $\nabla$ \definitionsverweis {linear}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es seien \mathkor {} {\nabla_1} {und} {\nabla_2} {} \definitionsverweis {lineare Zusammenhänge}{}{} auf einem \definitionsverweis {differenzierbaren Vektorbündel}{}{} $E$ über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$. Es seien \maabbdisp {g_1,g_2} {X} { \R } {} \definitionsverweis {stetig differenzierbare}{}{} Funktionen mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ g_1+g_2 }
{ = }{ 1 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Zeige, dass
\mathl{g_1 \nabla_1+ g_2 \nabla_2}{} ebenfalls ein \zusatzklammer {wie definierter} {?} {} linearer Zusammenhang auf $E$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ X }
{ = }{ \bigcup_{i \in I} U_i }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} eine \definitionsverweis {offene Überdeckung}{}{} einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$, auf der das \definitionsverweis {differenzierbare Vektorbündel}{}{} $E$ trivialisiert. Es sei $\nabla_i$ der \definitionsverweis {triviale Zusammenhang}{}{} auf $E{{|}}_{U_i}$ und es sei \mathkor {} {h_j} {} {j \in J} {,} eine der Überdeckung untergeordnete \definitionsverweis {Partition der Eins}{}{,}
\mathbed {h_j} {}
{j \in J} {}
{} {} {} {.} Zeige, dass $\sum_{j \in J} h_j \nabla_{i(j)}$ ein wohldefinierter linearer Zusammenhang auf $E$ ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und sei $\omega$ eine stetige $1$-\definitionsverweis {Differentialform}{}{} auf $X$. Zeige, dass die Abbildung \maabbeledisp {} {C^1(X,\R)} { C^0(X,T^*X) } {f} { \nabla_\omega (f) \defeq f \omega + df } {,} die Leibniz-Regel aus Satz 25.5 erfüllt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {p} {E} {X } {} ein differenzierbares \definitionsverweis {Vektorbündel}{}{} über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$. Es sei $E$ selbst eine \definitionsverweis {riemannsche Mannigfaltigkeit}{}{.} Zeige, dass auf $E$ ein \definitionsverweis {linearer Zusammenhang}{}{} gegeben ist, indem man zum \definitionsverweis {Vertikalbündel}{}{}
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ V }
{ \subseteq }{T E }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} über das \definitionsverweis {orthogonale Komplement}{}{} ein \definitionsverweis {Horizontalbündel}{}{} definiert.

}
{} {}




\inputaufgabe
{}
{

Es sei \maabb {p} {E} {X } {} ein \definitionsverweis {Vektorbündel}{}{} über der \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$ mit \definitionsverweis {abzählbarer Basis der Topologie}{}{.} Zeige mit Aufgabe 22.15 und mit Aufgabe 25.18, dass es auf $E$ einen \definitionsverweis {linearen Zusammenhang}{}{} gibt.

}
{} {}






\zwischenueberschrift{Aufgaben zum Abgeben}




\inputaufgabe
{5 (3+2)}
{

Es sei
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ X }
{ = }{ S^1 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} der \definitionsverweis {Einheitskreis}{}{} mit dem \definitionsverweis {Tangentialbündel}{}{} \maabb {p} {TS^1 = S^1 \times \R} { S^1 } {.} \aufzaehlungzwei {Beschreibe einen \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} auf $TS^1$ derart, dass es keinen \definitionsverweis {horizontalen Schnitt}{}{} auf ganz $S^1$ gibt. } {Bestimme einen horizontalen Schnitt zum Zusammenhang aus (1) längs der Abbildung \maabbeledisp {} {\R} { S^1 } {t} { \left( \cos t , \, \sin t \right) } {.} }

}
{} {}




\inputaufgabe
{4}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und $E$ ein \definitionsverweis {differenzierbares Vektorbündel}{}{} auf $X$, das mit einem \definitionsverweis {Zusammenhang}{}{} versehen sei. Es sei $Z$ eine weitere differenzierbare Mannigfaltigkeit mit einer differenzierbaren Abbildung \maabb {\psi} {Z} {X } {.} Es sei $Z$ \definitionsverweis {zusammenhängend}{}{} und seien \maabb {s_1,s_2} {Z} {E } {} \definitionsverweis {horizontale Schnitte}{}{} über $\psi$ mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ s_1(z) }
{ = }{ s_2(z) }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} für einen Punkt
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ z }
{ \in }{ Z }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} Zeige
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ s_1 }
{ = }{ s_2 }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.}

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Es sei $X$ eine \definitionsverweis {differenzierbare Mannigfaltigkeit}{}{} und $E$ ein \definitionsverweis {differenzierbares Vektorbündel}{}{} auf $X$, das mit einem \definitionsverweis {linearen Zusammenhang}{}{} versehen sei und es sei $G$ ein \definitionsverweis {Vektorfeld}{}{} auf $X$. Zeige, dass für jeden \definitionsverweis {differenzierbaren Schnitt}{}{} $s$ in $E$ und jede \definitionsverweis {differenzierbare Funktion}{}{} $f$ \zusatzklammer {die beide auf einer offenen Menge
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ U }
{ \subseteq }{ X }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} definiert sind} {} {} die Beziehung
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \nabla_G (fs) }
{ =} { s \otimes D_G (f) + f \nabla_G (s) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} gilt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Man gebe ein Beispiel für einen \definitionsverweis {linearen Zusammenhang}{}{} auf einem \definitionsverweis {Vektorbündel}{}{} \maabb {p} {E} {X } {} über einer \definitionsverweis {differenzierbaren Mannigfaltigkeit}{}{} $X$ derart, dass der Vektorraum
\mathl{H(\nabla,X)}{} der \definitionsverweis {horizontalen Schnitte}{}{} eine \definitionsverweis {Vektorraumdimension}{}{} besitzt, die größer als der \definitionsverweis {Rang}{}{} von $E$ ist.

}
{} {}