TORO
– grupo fundamental |
No toro (leia-se, na superfície do toro), o tratamento das homotopias não é tão simples como no plano. Atentemos, por exemplo, no caminho fechado que dá uma volta à superfície sobre um paralelo. Impossibilitados de mover os pontos inicial e final, não vai ser possível contrair esse caminho num ponto, portanto esses dois caminhos (o arco fechado e o ponto) não são homotópicos. Analogamente, considerando um caminho fechado que dá uma volta ao longo de um meridiano, também não é possível a contracção. Estas ideias podem ser exploradas intuitivamente no applet.
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Tendo
em conta estes dois exemplos e após uma exploração
mais generalizada do applet, o que
pode concluir sobre a possibilidade de homotopia dos caminhos sobre
o toro? |
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Uma conclusão importante é que depende do “número líquido de voltas” em cada direcção. De facto, mostra-se que essa é a única condição. Dados dois caminhos e calculado o “número líquido de voltas” em cada direcção (considerando os caminhos fechados obtidos, se necessário, pelo completamento com um arco que une o ponto final ao ponto inicial), existe homotopia se e só se esses números de voltas forem respectivamente iguais.
Assim, no toro, considerando
os caminhos fechados, uma classe de homotopia pode ser caracterizada por um
par de números inteiros (n.º de voltas longitudinais, n.º
de voltas latitudinais). Desta forma, dizemos que há uma correspondência
entre o conjunto das suas classes de homotopia e o conjunto dos pares de inteiros
– o grupo fundamental do toro é
isomorfo a x
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Esta
correspondência também pode ser explicada no levantamento
no plano. Escolhido um ponto do toro e um dos seus levantamentos no
plano, cada caminho fechado no toro admite um único levantamento
cuja origem seja o ponto escolhido do plano. Então, a classe
de equivalência do caminho fechado no toro fica determinada
pelo ponto de chegada do levantamento no plano; ponto que pode tomar
uma infinidade numerável de valores, cada um determinado por
um par de números inteiros (a sua posição à
direita ou à esquerda, acima ou abaixo do original). |
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