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lunes, 31 de octubre de 2022

El borde de un toro es la figura del 8

 Consideramos el toro como el cociente de I^2/\sim donde I=[0,1] y \sim es la relación (0,t)\sim (1,t) y (t,0)\sim (t,1). Consideramos el borde del cuadrado B=\partial I^2 y el cociente B/\sim. Probamos que dicho cociente es la figura del 8.

Para la figura del 8, consideramos dos esferas tangentes: Y=S^1(1,0)\cup S^1(-1,0). Se define la aplicación f:B\to Y mediante

$$\begin{array}{l} (t,0)\mapsto (1,0)+(\cos(2\pi t)+\pi),\sin(2\pi t)+\pi)\\

(t,1)\mapsto (1,0)+(\cos(2\pi t)+\pi),\sin(2\pi t)+\pi)\\

(0,t)\mapsto (-1,0)+(\cos(2\pi t),\sin(2\pi t))\\

(t,0)\mapsto (1,0)+(\cos(2\pi t),\sin(2\pi t)) 

\end{array}$$

Esta aplicación está bien definida, factoriza pues f(p)=f(q) si y sólo si p\sim q y es una identificación porque el dominio es compacto y llega a un espacio Hausdorff. Finalmente, la topología cociente en B/\sim es la topología inducida del toro, pues la aplicación proyeccion de I^2 al toro es cerrada (dominio compacto y codominio Hausdorff). 

Por tanto, la aplicación \tilde{f}\colon B/\sim\to Y es un homeomorfismo.

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