Zeige, dass der Paraboloid M eine Untermannigfaltigkeit in R3 ist.

M={(x,y,z)R3|z=x2+y2}

-> Da Paraboloid 2-dimensional: U=R3,V=R2

1. direkte Definition (9.17)

Sei

σ:(x,y,z)(x,y,z)(id)f:R2R,f(x,y):=x2+y2gr(f)={(x,y,x2+y2)|(x,y)R2}

Da f ein Polynom ist, ist f glatt.
=> Da (x0,y0,z0)MU=M=gr(f), ist M eine 2-dimensionale C UMF in R3.

2. Ck-Einbettung (9.30)

Sei

ψ:R2R3,ψ(u,v)=(u,v,u2+v2)dψ(u,v)=(10012u2v)ψ1(x,y,z)=(x,y)

Da ψ Polynome als Komponenten hat, ist ψ glatt.
Falls ψ(u1,v1)=ψ(u2,v2)(u1,v1,u12+v12)=(u2,v2,u22+v22)u1=u2,v1=v2
=> ψ ist eine glatte, injektive Abbildung
=> Da dψ vollen Rang hat, ist ψ eine Immersion
ψ1 ist stetig (in Vorlesung gezeigt (?))
=> ψ ist eine glatte Einbettung
=> Da MU=ψ(V), ist M eine 2-dimensionale C UMF in R3.

3. Satz vom regulären Wert (9.34):

Sei

g:R3R,g(x,y,z):=x2+y2zM=g1(0)dg(x,y,z)=(2x2y1)

Da g ein Polynom ist, ist g glatt.
Da (x,y,z):dg(x,y,z)0, ist g surjektiv (x,y,z)
=> Da g eine Submersion ist Punkte in g1(0), ist 0 ein regulärer Wert
=> Da M Urbild von g1(0), ist M eine 2-dimensionale C UMF in R3.