Duda sobre la derivación de la ecuación geodésica

Mi pregunta es bastante simple, pero tiene una acumulación molesta de antemano:

Introducción

Si uno quiere encontrar la ecuación geodésica comenzando por extremar el tiempo propio a lo largo de un camino, todo se reduce a encontrar los extremos de

τ = gramo m v d X m d λ d X v d λ d τ
Lo cual, como se muestra en el libro GR de Carroll, es equivalente a encontrar los extremos de
I = 1 2 gramo m v d X m d τ d X v d τ d τ
Ahora, lo que queremos es para la variación de esta integral, d I , para desaparecer. Encontrar d I , tenemos que variar cada parte individualmente:
d I = 1 2 d ( gramo m v ) d X m d τ d X v d τ + gramo m v d ( d X m d τ ) d X v d τ + gramo m v d X m d τ d ( d X v d τ )

Pregunta

En este punto de la derivación, intenté un atajo con el último término de la integral:

gramo m v d X m d τ d ( d X v d τ ) = gramo v m d X m d τ d ( d X v d τ ) = gramo v m d ( d X v d τ ) d X m d τ

Usé el hecho de que gramo es simétrica (y la multiplicación es conmutativa :D). Intercambiando los índices de suma en la última expresión, m v , y v m (esto es válido ya que son solo índices ficticios; sus nombres no importan), tenemos:

gramo m v d X m d τ d ( d X v d τ ) = gramo m v d ( d X m d τ ) d X v d τ

Afortunadamente, nuestra variación se vuelve un poco más simple:

d I = 1 2 d ( gramo m v ) d X m d τ d X v d τ + 2 gramo m v d ( d X m d τ ) d X v d τ

Sin embargo, cuando trabajo con esta variación (integrando por partes, haciendo todo el trabajo habitual), no llego a la ecuación geodésica correcta... Así que estoy un poco forzado a concluir que lo que hice es incorrecto. ¿Alguien puede ayudarme señalando dónde me equivoco en mi "atajo"? Gracias de antemano :)

Todo lo que has hecho parece perfectamente correcto; Solo revisaría dos veces tu álgebra. ¿Te estás asegurando de tener en cuenta que d gramo m v = d X σ σ gramo m v y d gramo m v / d τ = ( d X σ / d τ ) σ gramo m v ?
¿Podría editar la respuesta con el resto de su cálculo? Me parece bien hasta ahora. Otro truco que te puedes estar perdiendo es que 2 X ˙ m X ˙ v v gramo m ρ = X ˙ m X ˙ v v gramo m ρ + X ˙ m X ˙ v m gramo v ρ .

Respuestas (1)

Lo siento todos, ¡parece que lo que hice fue correcto! Simplemente no apliqué el práctico truco mencionado por gj255 en los comentarios (para usar unas pocas líneas después de lo que tenía):

2 d X m d τ d X v d τ v gramo m ρ = d X m d τ d X v d τ v gramo m ρ + d X m d τ d X v d τ m gramo v ρ
Usando esto, sale el resultado :)

Irónicamente, este truco es más o menos el reverso de mi atajo ("arregla" que cambié un poco el orden), ¡así que fue un poco inútil tratar de ser inteligente aquí!

¡Sí, eso es perfectamente correcto! Por supuesto, su resultado original habría dado siempre la respuesta correcta (es decir, el movimiento correcto); es solo que preferimos que la conexión esté simetrizada en sus índices superiores.