Appunti alla cazzo di Metodi Pascoliniani 26 giugno 2012 2 Indice 1 Groups bites: conserve ass parity 1.1 Monomorfismi ed epimorfismi . . . . . . . 1.2 Sylow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Sottogruppi normali . . . . . . . . . . . . 1.4 Teorema Fondamentale di Omomorfismo . 1.5 Omomorfismo tra un gruppo non abeliano 1.6 Rappresentazioni irriducibili . . . . . . . . 1.7 Carattere . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.1 Criterio di Frobenius . . . . . . . . 1.7.2 Relazione di Burnside . . . . . . . 1.8 Teorema di Schur-Auerbach . . . . . . . . 1.9 Teorema di Maschke . . . . . . . . . . . . 1.10 Gruppi topologici e gruppi di Lie . . . . . 1.11 Algebra di Lie . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12 Ideale di un’algebra di Lie . . . . . . . . . 1.13 Algebre semplici e semisemplici . . . . . . 1.14 Coordinate logaritmiche . . . . . . . . . . 1.15 Algebre di lie di matrici . . . . . . . . . . 1.15.1 Gruppo SO(n) e sue algebre . . . 1.15.2 Gruppo SU (n) e sue algebre . . . 1.16 Teorema di Levi-Malcev . . . . . . . . . . 1.17 Teorema di Cartan . . . . . . . . . . . . . 1.18 Rappresentazione aggiunta . . . . . . . . . 1.19 Weyl-Cartan . . . . . . . . . . . . . . . . 1.20 Banach e Hilbert . . . . . . . . . . . . . . 1.21 Gruppi Compatti . . . . . . . . . . . . . . 1.22 Misura invariante di Haar . . . . . . . . . 1.23 Rappresentazioni Plurivoche . . . . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ed un gruppo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . abeliano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 5 5 6 7 7 8 9 9 9 9 10 10 11 12 12 12 12 12 13 13 13 14 14 15 15 15 4 INDICE Capitolo 1 Groups bites: conserve ass parity 1.1 Monomorfismi ed epimorfismi Un omomorfismo che sia iniettivo è anche detto monomorfismo, mentre se è suriettivo è detto epimorfismo. Una omomorfismo iniettivo (monomorfismo) significa che elementi distinti del dominio vanno a finire in elementi distinti del codominio, e questo lascia spazio al fatto che alcuni elementi del codominio potrebbero non essere immagine di nulla del dominio. Nel caso invece di un morfismo suriettivo (epimorfismo), ogni elemento del codominio è immagine di almeno un elemento del dominio, portando la possibilità che alcuni elementi distinti del dominoio vengano mappati nello stesso elemento del codominio. Nel caso in cui si abbia un isomorfismo, il morfismo è bijettivo, per cui ad ogni elemento distinto del dominio c’è un solo elemento distinto del codominio, in una mappatura 1:1. 1.2 Sylow Una condizione sufficiente affinchè un gruppo G abbia un sottogruppo divisore H è che esista un numero primo p ed un intero positivo n tali per cui |H| = pn . 1.3 Sottogruppi normali Un sottogruppo H ⊂ G si dice normale o invariante se Hg = {hg |h ∈ H, g ∈ G} = {ghḡ|h ∈ H, g ∈ G} = H 5 6 CAPITOLO 1. GROUPS BITES: CONSERVE ASS PARITY Similmente si può dire che un sottogruppo H è normale rispetto ad G se i suoi laterali sinistri e destri rispetto a G coincidono, ovvero se Hg = gH ∀g ∈ H La relazione di normalità si indica con H G. In pratica un sottogruppo H è normale su G, se coniugando ogni elemento di H attraverso un qualsiasi elemento di G, l’elemento risultante appartiene ancora ad H. Da notare come il kernel di un omomorfismo è un sottogruppo normale del gruppo che ne costituisce il dominio. Un’altro sottgruppo correlato è il normalizzatore di un sottogruppo (o di un complesso) H, definito come N (H) = {g ∈ G|gH = Hg} di modo che se H è un sottogruppo normale, allora coincide con il suo normalizzatore H = Hg ⇒ N (H) = H Vi è inoltre un’importante proprietà posseduta dai gruppi che possiedano un sottogruppo normale che sia di per sé completo1 , infatti se H è questo sottogruppo del gruppo G, allora G è esprimibile come prodotto diretto G = H ⊗ ZG [H] dove con ZG [H] indichiamo il centralizzatore di H in G ZG [H] = {g ∈ G|gh = hg, ∀h ∈ H} Un gruppo si dice semplice se non possiede alcun sottogruppo normale, e semisemplice se non possiede alcun sottogruppo normale abeliano. 1.4 Teorema Fondamentale di Omomorfismo Il teorema fondamentale di omomorfismo indica come un omomorfismo η tra due gruppi G e G ′ η : G −→ G ′ induca l’esistenza di un epimorfismo ζ ζ : G −→ G/Ker[η] e di un monomorfismo η̄ η̄ : G/Ker[η] −→ G ′ η̄ g Ker[η] −→ η(g) ovvero si genera la successione esatta ζ η̄ G −→ G/Ker[η] −→ G ′ Inoltre possiamo vedere come se ker[η] = {e}, allora η = 1 e η̄ = η. 1 Ovvero in cui tutti i suoi automorfismi sono interni 1.5. OMOMORFISMO TRA UN GRUPPO NON ABELIANO ED UN GRUPPO ABELIANO7 1.5 Omomorfismo tra un gruppo non abeliano ed un gruppo abeliano Indichiamo con Gn.a il gruppo non abeliano, mentre con Ga quello abeliano. Stiamo cercando un omomorfismo η η : Gn.a → Ga tale per cui si debba avere [η(x), η(y)] = 0 = η([x, y]) dunque gli elementi di Ga sarano le immagini degli elementi di Gn.a il cui commutatore sta nel kernel di η, il che sapendo che Ker[η] è un sottogruppo di Gn.a (per cui se x, y ∈ Ker[η], allora [x, y] = 0 = [y, x]), si può scrivere Ga = {η(x)| [x, y] ∈ Ker[η], ∀y ∈ Gn.a , x ∈ Gn.a } Un’informazione utile per costruire l’omomorfismo cercato arriva dal teorema fondamentale di omomorfismo, da cui sappiamo che ci sono due morfismi indotti dall’omomorfismo η, ed in particolare il monomorfismo η̄ : Gn.a /Ker[η] −→ Ga η̄ g Ker[η] −→ η(g) da cui dovremmo cercare di individuare gli elementi di Ker[η] per lavorare poi sul gruppo quoziente Gn.a /Ker[η] sapendo poi le che immagini di questo saranno elementi che commutano tra di loro. Inoltre individuando il kernel in questione andremmo ad individuare un primo sottogruppo invariante, sapendo che il kernel di un omomorfismo è un sottogruppo normale. 1.6 Rappresentazioni irriducibili Una rappresentazione è un omomorfismo che permette di ricondurre lo studio di un gruppo a quello di una struttura algebrica più evoluta. I gruppi più semplici che possano rappresentare anche strutture non abeliane sono le matrici non singolari di ordine n, GL(n, C), ed è stato dimostrato come queste siano sufficienti per la rappresentazione di tutti i gruppi finiti. L’estensione diretta delle rappresentazioni matriciali sono le rappresentazioni lineari, in cui l’omomorfimo si instaura tra il gruppo oggetto di studio e la struttura algebrica definita sugli operatori lineari su uno spazio di Hilbert: Sotto queste condizioni è stato dimostrato come sia possibile trattare anche gruppi continui. Si dice che una rappresentazione è fedele se il morfismo in questione è un isomorfismo. Per costruire un omomorfismo tra due gruppi è necessario individuare i sottogruppi invarianti. 8 CAPITOLO 1. GROUPS BITES: CONSERVE ASS PARITY Una rappresentazione si dice irriducibile se non ha sottospazi - oltre a quelli banali - che siano invarianti rispetto a tutti gli operatori della rappresentazione: una caratteristica di tutti gruppi finiti sta nell’ammettere rappresentazioni irriducibili. In particolare possiamo farci un’idea di come siano costruiti queste rappresentazioni irriducibili enunciando il teorema di Schur, che sostiene come una rappresentazione di un gruppo è irriducibile se solamente i multipli di 1 commutano con tutti gli operatori della rappresentazione. In una rappresentazione irriducubile dunque gli operatori in forma matriciale saranno composti da blocchi. Una conseguenza diretta del teorema di Schur è che le rappresentazioni irriducibili dei gruppi abeliani sono unidimensionali, in quanto ovviamente in questo caso gli operatori della rappresentazione commutano tutti fra loro, e devono di conseguenza essere multipli dell’operatore unità, e dunque la dimensione massima per avere sottospazi invarianti propri è 1. Si tratta in genere di individuare quali delle rappresentazioni di un gruppo sono irriducibili, e successivamente trovare un algoritmo per determinare i coefficienti della decomposizione della rappresentazione nello sviluppo sulle rappresentazioni irriducibili: relazioni i ortogonalità, caratteri, teorema di Schur, Frobenius e Burnside sono gli strumenti utilizzati allo scopo. 1.7 Carattere Il carattere di un elemento g ∈ G è la traccia dell’operatore in una data rappresentazione ρ, χρ (g) = T r [D(g)]. Ragionando sui caratteri, si sono ottenute importanti informazioni sulla costruzione delle rappresentazioni irriducibili. Anzitutto si verifica che rappresentazioni con lo stesso carattere sono necessariamente equivalenti, da cui segue che rappresentazioni unitarie hanno carattere pari alla dimensione della rappresentazione stessa, in quanto sono equivalenti alla rappresentazione 1. Inoltre si può verificare che elementi coniugati hanno lo stesso carattere, per cui χρ (g) = χρ (g G ), introducendo così di carattere della classe di equivalenza. Il carattere di una rappresentazione è la nc -pla costituita dai caratteri degli elementi della rappresentazione, con eventuali fattori moltiplicativi per tener conto della dimensione di ogni sottospazio (√ ) √ χρ = n1 χρ (g1 ), . . . , nnc χρ (gnc ) Dalle relazioni di ortogonalità e completezza delle rappresentazioni dei gruppi finiti possiamo inoltre trovare una relazione di ortogonalità dei caratteri χρ , χ η ) = ∥G∥ δρη (χ 1.8. TEOREMA DI SCHUR-AUERBACH 9 1.7.1 Criterio di Frobenius Dalla relazione di ortogonalità dei caratteri segue l’importante criterio di Frobenius, che detta una condizione necessaria e sufficiente affinchè una rappresentazione sia irriducibile χ, χ ) = |G| χ irriducibile ⇐⇒ (χ Se ora la rappresentazione ρ ammette la decomposizione ⊕ ρ= ck ρk k il suo carattere può essere pure scritto come ⊕ χρ = ckχ k k possiamo trovare il numero di volte ck che la rappresentazione irriducibile ρk compare a decomposizione della rappresentazione totalmente riducibile ρ in base alla relazione χk , χ ρ ) (χ ck = |G| ( ) √ k ρ dove χ = 0, . . . , nk χ (gk ), . . . , 0 . 1.7.2 Relazione di Burnside Dal criterio di Frobenius ed i risultati sui caratteri, se ne ricava un severo vincolo sul numero delle rappresentazioni irriducibili nR.I di una decomposizione, in relazione alla loro dimensione nk , è dato dalla relazione di Burnside n R.I ∑ n2k = |G| k=1 1.8 Teorema di Schur-Auerbach Ogni rappresentazione di un gruppo finito è equivalente ad una rappresentazione unitaria, ovvero una rappresentazione in cui tutti i suoi operatori sono unitari. 1.9 Teorema di Maschke Ogni rappresentazione di un gruppo finito o è irriducibile o è equivalente ad una rappresentazione completamente irriducibile. In altre parole ogni gruppo finito ammette una rappresentazione completamente irriducibile. 10 CAPITOLO 1. GROUPS BITES: CONSERVE ASS PARITY 1.10 Gruppi topologici e gruppi di Lie Un gruppo topologico è una struttura algebrica che abbia come insieme uno spazio topologico2 ed in cui l’operazione caratteristica del gruppo sia continua nella topologia dell’insieme. in particolare un gruppo di Lie è un gruppo topologico la cui topologia sia data da una varietà differenziale, e che pertanto risulti localmente diffeomorfo3 allo spazio Rn . Quello che otteniamo è un gruppo in cui ogni elemento è parametrizzabile mediante un sistema di coordinate locali. Inoltre è stato dimostrato come lavorando in un intorno dell’elemento neutro del gruppo i hache tra due gruppi di Lie l’omomorfismo che si può instaurare è unico; successivamente si può estendere le proprietà indiviate per quest’ultimo da locali a globali, e questo rappresenta il punto di forza di queste strutture. In particolare se due gruppi di Lie semplicemente connessi4 sono localmente isomorfi, allora lo saranno anche globalmente 1.11 Algebra di Lie È una struttura algebrica in cui è definita un’operazione binaria denominata prodotto di Lie o commutatore, che soddisfi l’identità di Jacobi. Quello che si nota è che se abbiamo un gruppo che sia anche gruppo di Lie, possiamo costruire un’omomorfismo che rappresenti il gruppo costruendo un’algebra sugli elementi tangenti alla varietà differenziale del gruppo, in particolare in un intorno del suo elemento neutro: la struttura così costruita risulta automaticamente avere le caratteristiche di un’algebra di Lie. Posta g(t) ∈ G è la curva nell’intorno dell’elemento neutro del gruppo di Lie, allora l’elemento dell’algebra λ costruito sullo spazio tangente a g(t) sarà dato da ∂g(t) λ= ∂t t0 dove g(t0 ) = e. Esplicando l’azione della composizione di due elementi g, h ∈ G rispetto alle operazioni caratteristiche di G vediamo che nello spazio tangente si ha ∂ ∂h(t) ∂g(t) [g(t)h(t)] = g(t) + h(t) ∂t ∂t ∂t ∂ ∂g(t) ḡ(t) = −ḡ(t) ḡ(t) ∂t ∂t 2 Una topologia è una collezione di sottoinsiemi tali per cui unione ed intersezione di questi siano ancora parte dell’insieme d’origine 3 un diffeomorfismo è una funzione differenziabile, invertibile e con inverso a sua volta differenziabile 4 semplicemente connesso significa che ogni curva chiusa è omotopa nella topologia ad un punto 1.12. IDEALE DI UN’ALGEBRA DI LIE 11 Dunque all’operazione di moltiplicazione di G si associa la somma degli elementi dell’algebra, mentre alla coniugazione l’inversione del segno, mettendo così in corrispondenza G con l’algebra additiva su Rn . Per una curva nell’elemento del gruppo, h(t) con λ = ∂h ∂t e , si avrà al primo ordine che h(t) ∼ λt, e dunque i vettori tangenti all’elemento neutro sono anche detti generatori infinitesimi del gruppo, da cui poi potremo costruire tutti gli elementi del gruppo per le caratteristiche locali e globali proprie dei gruppi di Lie. Cerchiamo ora un omomorfismo che stabilisca una rappresentazione del gruppo sull’algebra di Lie, considerando la classe di curve che hanno come tangente il generatore λ, descritte dalla soluzione dell’equazione ∂g(t) = g(t)λ ∂t che si è dimostrato avere come soluzione unica la funzione esponenziale gλ (t) = eλt al ché si arriva infine a dire che la mappa esponenziale λ → eλt definisce un omomorfismo tra il gruppo additivo di Rn ed il gruppo di Lie G. Definiamo ora l’operazione caratteristica dell’algebra - che soddisfa all’identità di Jacobi - che è detta prodotto di Lie o commutatore [λ, µ] ≡ λµ − µλ Data una base {ηj } per l’algebra, quello che si dimostra è che il commutatore di ogni coppia di elementi può esser scritto come ∑ [ηj , ηk ] = cljk ηl l dove gli elementi cljk sono detti costanti di struttura dell’algebra, che si dimostra caratterizzare completamente il comportamento di un’algebra di Lie e del gruppo di Lie sottostante. 1.12 Ideale di un’algebra di Lie Si tratta del sottospazio normale di un’algebra di Lie, per cui definito rispetto al prodotto di Lie, in modo da avere Ξ = {ζ|[ζ, λ] ∈ Ξ, ∀λ ∈ Λ} per cui si dice che la sottoalgebra Ξ è un ideale dell’algebra Λ. Si può facilmente notare come l’ideale sia in effetti l’estensione del concetto di sottogruppo normale, sostituendo la coniugazione fatta con l’operazione caratteristica del gruppo all’operazione caratteristica dell’algebra di Lie, ovvero il prodotto di Lie. 12 CAPITOLO 1. GROUPS BITES: CONSERVE ASS PARITY 1.13 Algebre semplici e semisemplici Parallelamente alle definizioni date per i gruppi, nei quali un gruppo è semplice se non possiede alcun sottogruppo normale proprio, e semisemplice se non possiede nessun sottogruppo normale abeliano, nel caso delle algebre di Lie questa sarà semplice se non possiede ideali, mentre sarà semisemplice se non possiede ideali solubili, dove un’algebra Ξ è solubile se esiste un n dale per cui si abbia Ξ[n] = {0}5 . Infine, il radicale di un’algebra è definito come il suo ideale solubile massimale. 1.14 Coordinate logaritmiche Definita la rappresentazione di un Gruppo di Lie indotta dalla funzione esponenziale, possiamo trovare le coordinate degli elementi del gruppo di Lie partendo dagli elementi della rappresentazione, e questo ovviamente lo possiamo fare definendo la coordinata logaritmica come λ = log g(t), di modo che ad una curva g(t) del gruppo possa associare una coordinata costituita dal generatore infinitesimale. Non ho ancora capito a cosa servono…solo per dimostrazioni o c’è qualche formula, criterio o altro che permette di catalogare o far qualcosa di utile con le coordinate? 1.15 Algebre di lie di matrici 1.15.1 Gruppo SO(n) e sue algebre Il gruppo speciale ortogonale di dimensione n, ovvero rotazioni nel piano cartesiano. Il gurppo in questione è un sottogruppo di O(n), ed in particolare quello con determinante unitario, il che ci porta a dire inoltre che O(n) non è connesso, essendo costiruito da due laterali non connessi. Inoltre il gruppo è compatto e semplicemente connesso SO(2) SO(3) 1.15.2 Gruppo SU (n) e sue algebre Gruppo speciale unimodulare di dimensione n. Questo gruppo è compatto e semplicemente connesso. SU(2) I suoi generatori sono le matrici di Pauli 5 Ξ[n] indica la successione Ξ → [Ξ, Ξ] → [[Ξ, Ξ], [Ξ, Ξ]] → . . . fino ad avere n commutatori 1.16. TEOREMA DI LEVI-MALCEV 13 SU(3) I suoi generatori sono le matrici di GellMann 1.16 Teorema di Levi-Malcev Il teorema afferma che se esiste un radicale Ξ di un’algebra Λ, allora esiste anche una sottoalgebra Σ tale per cui ogni elemento di λ possa esser scritto come somma di elementi di Ξ e Σ. Inoltre, se Σ è un ideale, allora possiamo scrivere che Λ = Ξ ⊕ Σ. In pratica mi dice che se eisiste uno spazio radice su cui costruire una sottoalgebra, allora ci sarà anche il suo ortogonale, che poi potrà essere a sua volta separato in ideali o meno. 1.17 Teorema di Cartan Estendendo il teorema di Levi-Malcev, con il teorema di Cartan diciamo che ogni algebra di Lie semisemplice (e dunque vale pure per le semplici) è costituito da una somma diretta di ideali. 1.18 Rappresentazione aggiunta La rappresentazione aggiunta (o regolare) di un’algebra di Lie è data dall’omomorfismo Adλ (µ) = [λ, µ] Oltre al fatto facimente dimostrabile che questo è in effetti un omomorfismo, si dimostra pure che in realtà si tratta di un isomorfismo tra le strutture algebriche di Lie, in altre parole la rappresentazione Ad è fedele. Altro importante risultato sta nel fatto che l’omomorfismo può essere costruito con facilità dall’algebra di Lie di partenza in quanto le entrate delle matrici degli operatori della rappresentazione sono date dalle costanti di struttura dell’algebra, cpkp (o parallelamente direttamente dalle costanti del gruppo di Lie sottostante), tale per cui, indicata con {ηk } una base per l’algebra di partenza, si ha [Adηk ]pq = cpkp Costruita la rappresentazione aggiunta Ad, possiamo ricavarne importante proprietà sull’algebra di partenza in base a delle importanti proprietà: • Un sottospazio è un ideale solo se è invariante rispetto alla rappresentazione aggiunta • Un’algebra di Lie è semplice solo se la sua rappresentazione aggiunta è irriducibile 14 CAPITOLO 1. GROUPS BITES: CONSERVE ASS PARITY • Un’algebra di Lie è semisemplice se e solo se la sua rappresentazione aggiunta non possiede sottospazi invarianti unidimentsionali • Un’algebra di Lie è nilpotente se e solo se ogni operatore della rappresentazione aggiunta lo è Dunque identificando gli spazi radice della rappresentazione aggiunta di un’algebra di Lie, andiamo ad identificare una decomposizione dell’algebra di partenza in somma diretta di ideali. 1.19 Weyl-Cartan Un’ulteriore pacchetto di strumenti posso essere ricavati introducendo per un’algebra di Lie la forma bilineare di Killing-Cartan K(λ, µ) = T r [Adλ , Adµ ] Anzitutto il sig. Cartan ha dimostrato che un’algebra di Lie è semisemplice6 se e soltanto se la sua forma di Killing-Cartan è non degenere. Ora, considerando una sottoalgebra nilpotente Σ di Λ, avremo che lo spazio radice della rappresentazione aggiunta di Σ in Λ è pure una sottoalgebra di Λ, e si dimostra pure che per ogni algebra semisemplice esiste questa sottoalgebra, che è anche detta sottoalgebra di Cartan K = {κ|Adpτ (κ) = 0, ∀τ ∈ K, p ∈ (N )} Essendo ora questa sottoalgebra nilpotente per come è stata costruita, Λ possiamo decomporla nella somma diretta degli spazi radice di AdK , in modo che ⊕ Λρ Λ=K⊕ ρ∈Radici e la base che corrisponde alla decomposizione appena scritta è detta base di Weyl-Cartan …da qua non ci ho capito una tega… 1.20 Banach e Hilbert Uno spazio di Banach è definito come uno spazio normato completo, e su cui dunque sia definito un prodotto scalare. Lo spazio di Hilbert è uno spazio vettoriale nato come generalizzazione dello spazio Euclideo, e su cui dunque siano definite sia l’operazione di somma che quella di moltiplicazione, con le stesse caratteristiche dell’usiale spazio Euclideo. 6 non possiede ideali solubili 1.21. GRUPPI COMPATTI 15 1.21 Gruppi Compatti Un gruppo compatto è un gruppo definito su uno spazio che sia compatto, e che sia dunque metrico, completo7 e totalmente limitato8 . Per i gruppi compatti un’importante risultato è che qualunque rappresentazione lineare e continua è equivalente ad una rappresentazioe unitaria. 1.22 Misura invariante di Haar Una misura di Haar è una misura che sia invariante sotto l’azione del gruppo, ovvero dµ(g) = dµ(hg) = dµ(gh) ∀h ∈ G g ∈ G similmente a quanto di ha per la usuale misura utilizzata su R, per cui dx = d(x + a), ∀a ∈ R. Si dimostra che questa misura esiste ed è unica, per cui ci è possibile definire un prodotto scalare sugli elementi del gruppo, e nel caso limite in cui il gruppo sia finito, il prodotto scalare è semplicemente la somma sugli elementi del gruppo. Potendo dunque definire un prodotto scalare anche nei gruppi continui, ci è permesso estendere molti dei risultati ottenuti per i gruppi finiti ai gruppi continui, come il teorema di Schur-Auerbach, di Maschke, relazione di Burnside e criterio di Frobenius. 1.23 Rappresentazioni Plurivoche 7 tutte le successioni di Cauchy convergano ad un elemento dello spazio se è possibile coprirlo completamente con un numero finito di palle di raggio definito 8 ovvero