Notes for AKT-140307/0:41:01: Difference between revisions

From Drorbn
Jump to navigationJump to search
No edit summary
mNo edit summary
 
(2 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
'''Proposition: '''$CS(A^g) = CS(A)$
'''Proposition: '''$CS(A^g) = CS(A)+\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$
$$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3} Tr(A^g \wedge d A^g + \frac23 A^g \wedge A^g \wedge A^g)$$
$$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3} Tr(A^g \wedge d A^g + \frac23 A^g \wedge A^g \wedge A^g)$$
$$Tr(A^g \wedge d A^g + \frac23 A^g \wedge A^g \wedge A^g) =$$
$$Tr(A^g \wedge d A^g + \frac23 A^g \wedge A^g \wedge A^g) =$$
$$Tr(g^{-1} A \wedge d A g + g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge g^{-1} A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g +$$
$$Tr((g^{-1} A g + g^{-1} dg)\wedge d(g^{-1} A g + g^{-1} dg)+\frac23((g^{-1} A g + g^{-1} dg)\wedge(g^{-1} A g + g^{-1} dg)\wedge(g^{-1} A g + g^{-1} dg)))=$$
⚫
$$Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge g^{-1} A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} (d A) g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g +$$
$$g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g - g^{-1} A \wedge A \wedge d g + g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge d g + g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +$$
$$g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g - g^{-1} A \wedge A \wedge d g + g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge d g + g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +$$
$$\frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + g^{-1} A \wedge A \wedge d g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +$$
$$\frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + g^{-1} A \wedge A \wedge d g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +$$
$$g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) $$
$$g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) $$


Now $0 = d g^{-1} g = d g g^{-1} + g d g^{-1}$
Now $0 = d (g^{-1} g) = (d g) g^{-1} + g d g^{-1}$


So $d g g^{-1} = - g d g^{-1}$
So $(dg) g^{-1} = - g d g^{-1}$


Applying this to the fifth and seventh terms of the equation above yields
Applying this to the fifth and seventh terms of the equation above yields
Line 16: Line 17:
$$g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge d g = g^{-1} A g \wedge d g^{-1} g \wedge g^{-1} d g = - g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g $$
$$g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge d g = g^{-1} A g \wedge d g^{-1} g \wedge g^{-1} d g = - g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g $$


Combining this with the fact that the trace is invariant under cyclic permutations show that the
Combining this with the fact that the trace is invariant under cyclic permutations show that


$$Tr(g^{-1} A \wedge d A g - 2 g^{-1} A \wedge A \wedge d g - 2 g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g + g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +$$
$$Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g - 2 g^{-1} A \wedge A \wedge d g - 2 g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g + g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +$$
$$ \frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + 3 g^{-1} A \wedge A \wedge d g + 3 g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) =$$
$$ \frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + 3 g^{-1} A \wedge A \wedge d g + 3 g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) =$$
$$Tr(g^{-1} A \wedge d A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g+ g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) + \frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$
$$Tr(g^{-1} A \wedge d A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g+ g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) + \frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$
Now deal with the extra terms
Now deal with the extra terms
$$Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g ) = Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g - g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g) = Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g)$$
$$Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} (d A) g ) = Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g - g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g) = Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g)$$
Finally
Finally
$$Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g) = Tr(d g \wedge d(g^{-1} A)) = Tr(d (gd(g^{-1} A))) = d Tr(g d(g^{-1} A))$$
$$Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g) = Tr(d g \wedge d(g^{-1} A)) = Tr(d (gd(g^{-1} A))) = d Tr(g d(g^{-1} A))$$
This shows that
Substituting this into equation one and rearranging gives.
$$Tr(g^{-1} A \wedge d A g + g^{-1} A \wedge A \wedge A g + \frac13 g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) + d Tr(g d(g^{-1} A))$$
$$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + \frac23 g^{-1} A \wedge A \wedge A g + \frac13 g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +\int_\mathbb{R^3} d Tr(g d(g^{-1} A))$$

A similar argument shows that
If we assuming that A and g are compactly supported then by Stokes' theorem
⚫
$$Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) = -Tr(g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) = dTr( $$
$$\int_\mathbb{R^3}d Tr(g d(g^{-1} A)) = 0$$
to be completed

So

$$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + \frac23 g^{-1} A \wedge A \wedge A g + \frac13 g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$
$$=\int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + \frac23 g^{-1} A \wedge A \wedge A g) +\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$
$$=\int_\mathbb{R^3}Tr(A \wedge d A + \frac23 A \wedge A \wedge A) +\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$
$$=CS(A)+\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$

If we define $CS_1(A,g)=CS(A^g)-CS(0^g)$
Then
$$CS_1(A,g) = CS(A^g) - \frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) = CS_1(A,I) = CS(A)$$

Latest revision as of 20:15, 24 August 2018

Proposition: $CS(A^g) = CS(A)+\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$ $$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3} Tr(A^g \wedge d A^g + \frac23 A^g \wedge A^g \wedge A^g)$$ $$Tr(A^g \wedge d A^g + \frac23 A^g \wedge A^g \wedge A^g) =$$ $$Tr((g^{-1} A g + g^{-1} dg)\wedge d(g^{-1} A g + g^{-1} dg)+\frac23((g^{-1} A g + g^{-1} dg)\wedge(g^{-1} A g + g^{-1} dg)\wedge(g^{-1} A g + g^{-1} dg)))=$$ $$Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge g^{-1} A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} (d A) g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g +$$ $$g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g - g^{-1} A \wedge A \wedge d g + g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge d g + g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +$$ $$\frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + g^{-1} A \wedge A \wedge d g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +$$ $$g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g + g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) $$

Now $0 = d (g^{-1} g) = (d g) g^{-1} + g d g^{-1}$

So $(dg) g^{-1} = - g d g^{-1}$

Applying this to the fifth and seventh terms of the equation above yields $$ g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g = g^{-1} d g \wedge d g^{-1} g \wedge g^{-1} A g = - g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} A g$$ and $$g^{-1} A g \wedge d g^{-1} \wedge d g = g^{-1} A g \wedge d g^{-1} g \wedge g^{-1} d g = - g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g $$

Combining this with the fact that the trace is invariant under cyclic permutations show that

$$Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g - 2 g^{-1} A \wedge A \wedge d g - 2 g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g + g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +$$ $$ \frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + 3 g^{-1} A \wedge A \wedge d g + 3 g^{-1} A g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g +g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) =$$ $$Tr(g^{-1} A \wedge d A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d A g - g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g+ g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) + \frac23 Tr( g^{-1} A \wedge A \wedge A g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$ Now deal with the extra terms $$Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} (d A) g ) = Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g - g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge A g) = Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g + g^{-1} d g \wedge g^{-1} A \wedge d g)$$ Finally $$Tr(g^{-1} d g \wedge d(g^{-1} A) g) = Tr(d g \wedge d(g^{-1} A)) = Tr(d (gd(g^{-1} A))) = d Tr(g d(g^{-1} A))$$ This shows that $$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + \frac23 g^{-1} A \wedge A \wedge A g + \frac13 g^{-1} d g \wedge d g^{-1} \wedge d g) +\int_\mathbb{R^3} d Tr(g d(g^{-1} A))$$

If we assuming that A and g are compactly supported then by Stokes' theorem $$\int_\mathbb{R^3}d Tr(g d(g^{-1} A)) = 0$$

So

$$CS(A^g)=\int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + \frac23 g^{-1} A \wedge A \wedge A g + \frac13 g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$ $$=\int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} A \wedge (d A) g + \frac23 g^{-1} A \wedge A \wedge A g) +\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$ $$=\int_\mathbb{R^3}Tr(A \wedge d A + \frac23 A \wedge A \wedge A) +\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$ $$=CS(A)+\frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g)$$

If we define $CS_1(A,g)=CS(A^g)-CS(0^g)$ Then $$CS_1(A,g) = CS(A^g) - \frac13 \int_\mathbb{R^3}Tr(g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g \wedge g^{-1} d g) = CS_1(A,I) = CS(A)$$

Retrieved from "https://drorbn.net/index.php?title=Notes_for_AKT-140307/0:41:01&oldid=16658"