Geometria e Topologia

Exercícios

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Mostre que a esfera   menos um ponto é homeomorfa ao plano, o que nos permite então fazer a projeção estereográfica da esfera do plano.

Demonstração

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Temos por definição que:  

Assim considere   e defina a reta:

 

e o plano:

 

Assim:  

 

Assim

 

Bem definida

Obervemos que   está bem definida pois o ponto   que é o único ponto no qual ela não está definida não pertence ao domínio da   Portanto está função está definida em todo o seu domínio.

Injetora

Sejam   e   com   e   assim:

 

 

Portanto,   Logo   é injetora.

Sobrejetora

Tome   e   Considere a reta:

 

  ponto   tal que  

 

Logo o ponto   que existe é da forma:

 

É facilmente verificável que   ou seja,  

Assim concluímos que   é sobrejetora e podemos definir:

 

Observe que  

Mostrar que,  

 

Analogamente, mostra-se que  

Portanto   é a inversa de  

Continuidade

Como   e   possui todas as funções coordenadas contínuas, já que são compostas de funções polinomiais, temos que ambas são contínuas, e portanto   é um homeomorfismo.