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【ゲージ理論】ゲージ場、曲率、共変微分、共変外微分の定義
ここではゲージ理論における計算に役立ついくらかの公式と証明を述べます。を次元多様体、をLie群、をのLie環、を上の主束とします。の同伴ベクトル束の例として重要なのが次の随伴束です。
随伴束
の随伴束とはの随伴表現に関する同伴ベクトル束のことである。
物理ではの切断を随伴表現スカラー場などと呼ぶことがあります。
に対して、次が成り立つ。
(1)
(2)
(3)
(4)
に対して、次が成り立つ。
(1) (Ricciの恒等式)
(2) (Bianchiの恒等式)
を擬リーマン多様体とします。リーマン接続をで表すとします。には共変外微分が定義されますが、一般の値のテンソル場、すなわちの切断に対しては共変外微分は定義されません。にはリーマン接続から自然に接続が定まりますのでこれもで表すとします。の接続との接続からの接続が定義されます。は局所的には
と表されるので、
となります。
は上にも定義されます。このときについては以下が成り立ちます。
(1)
(2)
より
であるから
である。ここでLie環のJacobi恒等式
を使うと
を得る。
(3)
ほぼ(2)と同様に
となるから、
を得る。