Approche de l'homotopie par les flots

Bonjour
Je pose $A$ un fermé de $\mathbb{R}^2$ (topologiue usuelle).
Je cherche un point de vue sur l'homotopie entre chemins dans $\mathbb{R}^2 \setminus A$ qui semble différent de celui défini sur wikipédia :

deux chemins $\gamma_0$ et $\gamma_1$ de $\mathbb{R}^2 \setminus A$ sont dits homotopes lorsqu'il existe une application continue $H : [0;1]^2 \to \mathbb{R}^2 \setminus A$ telle que $t \mapsto H(t,0)$ est égale à $\gamma_0$ et $t \mapsto H(t,1)$ est égale à $\gamma_1$.

Je serais intéressé par deux approches de cette notion.

1) Une approche "point par point" : $\forall t\in [0;1]$, on a une trajectoire de $\gamma_0(t)$ vers $\gamma_1(t)$ et des bonnes propriétés (un flot en gros).
En soi, une idée proche de l'assertion suivante (que j'ai écrite rapidement, et qui est probablement fausse) :
deux chemins $\gamma_0$ et $\gamma_1$ homotopes dans $\mathbb{R}^2 \setminus A$ si et seulement s'il existe un champ de vecteurs $X : \mathbb{R}^2 \setminus A \to \mathbb{R}^2$ continu tel que le flot associé $\phi : \Omega \to \mathbb{R}^2 \setminus A$ défini sur $\Omega$ un voisinage de $\{ 0 \} \times \mathbb{R}^2 \setminus A$ dans $\mathbb{R} \times \mathbb{R}^2 \setminus A$ vérifie :
i) $\forall x \in \mathbb{R}^2 \setminus A,\ \phi(\text{ . }, x)$ est définie au moins sur $[0 ; 1]$
ii) $\forall t \in [0 ; 1],\ \phi(1, \gamma_0(t)) = \gamma_1(t)$
Si de plus $\gamma_0$ et $\gamma_1$ sont des chemins injectifs, alors on peut supposer que $\phi$ est injective.

2) J'imagine que $\gamma_0$ est collé au plan, et on "froisse" $\mathbb{R}^2$ (et donc $\mathbb{R}^2 \setminus A$) pour amener $\gamma_0$ sur $\gamma_1$.
En cherchant à l'écrire formellement, c'est assez proche de l'approche 1), mais peut-être que la 2) a déjà été imaginée, et pas la 1).

Si quelqu'un a des idées ou des références mentionnant l'une de ces deux approches, je suis preneur.

Réponses

  • Ton approche 1) m'a l'air plus restrictive. Si je ne m'abuse, le flot d'un champ de vecteurs (disons $C^1$) est continu, donc ton $\phi$ va en particulier définir une homotopie entre $\gamma_0$ et $\gamma_1$. Cependant, en plus de définir une homotopie, tu vas avoir que $\phi(s,-)$ est injective (puisque c'est un homéomorphisme, par définition)
  • Ca me parait plus restrictif aussi, mais j'ai du mal à voir pourquoi toute condition de cette forme serait strictement plus forte.

    Si le flot est défini sur $\mathbb{R} \times \mathbb{R}^2 \backslash A$ entier, je suis d'accord que c'est très (trop?) fort pour l'homotopie en général (c'est pour ça que j'ai regardé le cas où $\gamma_0$ et $\gamma_1$ sont injectifs, où on pourrait peut-être avoir l'injectivité dont tu parles).

    Mais peut-être si on regarde un semi-flot ? Auquel cas on n'a pas forcément l'injectivité dont tu parles.
  • Dans ce cas-là je ne connais pas assez de calcul différentiel pour répondre, je ne sais pas ce qu'est un semi-flot.
    Par curiosité, quel serait l'intérêt d'une notion d'homotopie comme celle que tu décris plutôt que la standard ? (tu as le droit de t'y intéresser juste comme ça; je demande au cas où tu aurais une motivation plus précise)
  • Formellement, un semi-flot est un $\phi : \Omega \to \mathbb{R}^2 \backslash A$ où $\Omega$ est un voisinage de $\{ 0 \} \times \mathbb{R}^2 \backslash A$ dans $\mathbb{R}_+ \times \mathbb{R}^2 \backslash A$, plutôt que dans $\mathbb{R} \times \mathbb{R}^2 \backslash A$.
    En particulier, on ne peut pas "inverser" le sens du temps, et donc l'injectivité ne s'obtient pas aussi naturellement.

    La motivation que j'ai est de déterminer à homotopie stricte dans $\mathbb{R}^2 \backslash \{A ; A' \}$ près (points de départ et d'arrivée fixés) les chemins injectifs allant d'un point $B$ vers un point $B'$, avec $A, A', B ,B' \in \mathbb{R}^2$ deux à deux distincts.
    Donc je cherche à déterminer un ensemble $\Pi$ quotienté par une relation d'équivalence $\sim$ (homotopie stricte).

    Pour l'instant, l'approche que j'utilise est de commencer par positionner $A$ au-dessus de $A'$, $B$ à gauche et $B'$ à droite.
    Ensuite, je pose ces 3 chemins de $B$ vers $B'$ : $u$ passant au-dessus de $A$, $v$ entre $A$ et $A'$, et $w$ en-dessous de $A'$,
    on suppose $u, v, w$ affines en 2 morceaux, où le point reliant les 2 morceaux est sur la droite $(A A')$.
    Et j'essaye de exprimer plus simplement l'ensemble $\{ x_1 x_2^{-1} x_3 x_4^{-1} ... x_{2n-1} x_{2n}^{-1} x_{2n+1} \in \hspace{0.2em} ^{\Pi}/_{\sim} \hspace{0.2em} |\hspace{0.2em} x_i \in \{ \overline{u} ; \overline{v} ; \overline{w} \} \}$ (où $\overline{\alpha}$ est la classe d'équivalence de $\alpha$ pour $\sim$).
    Typiquement, en trouvant des conditions sur les successions possibles de $u , v, w$ dans une écriture (le théorème de Jordan semble en éliminer certaines).

    Et dans ce contexte, approcher la notion d'homotopie par celle de flot me paraissait naturel et efficace, d'où mon intérêt pour cette idée.
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