Derivación de la ley de transformación para los símbolos de Christoffel

Soy estudiante de primer año y me enseño Relatividad General del libro de Bernard Schutz. En uno de los problemas pide derivar la ley de transformación para los símbolos de Christoffel a partir de la definición:

(1) Γ α β m mi m = mi α X β .
Después de mucho álgebra y usando las leyes de transformación para las cantidades 'conocidas', llegué a:
(2) Γ α β m = X m X γ 2 X γ X β X α + X m X γ X σ X α X pag X β Γ σ pag γ .
Ahora Wikipedia dice que el orden de las derivadas parciales se intercambia en el primer término. Pero la expresión que obtengo a través de los primeros principios es la de arriba. Sin embargo, Schutz menciona hacia el final del capítulo que, para una base no coordinada, la definición del símbolo de Christoffel cambia y, por lo tanto, el que se usó para derivar lo anterior solo es válido para una base coordinada en la que se pueden intercambiar las derivadas parciales. Entonces, según esa suposición, dado que la base para esta derivación es la coordenada, puedo cambiar el orden de las derivadas parciales anteriores y obtener la expresión:
(3) Γ α β m = X m X γ 2 X γ X α X β + X m X γ X σ X α X pag X β Γ σ pag γ .
que es el de los textos estándar y Wikipedia. ¿Estoy en lo cierto al razonar así? Me disculpo si sueno ingenuo ya que es la primera vez que aprendo el material.

Respuestas (2)

Sí, en física todas las funciones se comportan tan bien que puedes intercambiar derivadas parciales:

2 X γ X β X α = 2 X γ X α X β .

Mi mano se rompió tratando de derivar la ecuación en cuestión.

De acuerdo con el teorema de Schwarz , cualquier función en norte -espacio real dimensional que tiene segundas derivadas continuas en cada variable también tiene segundas derivadas parciales simétricas:

F C 2 ( R norte ) 2 F X m X v = 2 F X v X m
dónde X m son coordenadas en R norte aquí. La transformada de coordenadas X m ( X k ) (y su inversa) puede verse como tal función F componente por componente. Es decir, si asumimos que las transformadas de coordenadas son C 2 podemos cambiar las derivadas. En general, en física se acostumbra suponer que cualquier función que aparezca en sus expresiones es lo suficientemente suave como para que se puedan intercambiar las derivadas parciales en sus fórmulas. (Hay excepciones, y se manejan caso por caso).