Uma folheação Riemanniana singular em M, variedade Riemanniana completa, é uma folheação singular tal que as folhas são localmente equidistantes. Existe uma folheação singular, chamada de folheação dual a folheação Riemanniana dada, cuja folha passando por p é o conjunto dos pontos em M que são alcançados por alguma geodésica horizontal quebrada partindo de p. Se M possui curvatura seccional positiva, então a folheação dual possui apenas uma folha. Se a curvatura seccional de M é não-negativa e M não coincidi com alguma folha dual, então o fibrado normal de qualquer geodésica horizontal quebrada é gerado por uma família de campos de Jacobi paralelos. Ambos os resultados são conhecidos com Teorema de Dualização. Uma aplicação destes resultados é a prova da suavidade da projeção métrica na alma. Todos estes resultados são devidos a Wilking. O objetivo desta dissertação de mestrado é discutir tais resultados de Wilking, baseado no trabalho do mesmo e em uma abordagem feita por Gromoll e Walschap. / Let M be a Riemanniana manifold with nonnegative sectional curvature. A singular Riemannian foliation in M is a singular foliation with locally equidistant leaves. The dual leaf though p is the collection of the all points q in M such that p and q are connected with a piece-wise horizontal geodesic. The partition of M into the dual leaves is a singular foliation called dual foliation. Wilking proved that if the sectional curveture is positive, then the dual foliation consists of a single leaf. In other words, any two points in M can be connected with a piece-wise horizontal geodesic. In order to prove this result Wilking showed that, if M is nonnegatively curved, the normal bundle of a dual leaf along a piecewise horizontal geodesic is gerated for parallel Jacobi field. These results are used in the proof that the projection metric in the soul is smoth.

Uma folheação Riemanniana singular em M, variedade Riemanniana completa, é uma folheação singular tal que as folhas são localmente equidistantes. Existe uma folheação singular, chamada de folheação dual a folheação Riemanniana dada, cuja folha passando por p é o conjunto dos pontos em M que são alcançados por alguma geodésica horizontal quebrada partindo de p. Se M possui curvatura seccional positiva, então a folheação dual possui apenas uma folha. Se a curvatura seccional de M é não-negativa e M não coincidi com alguma folha dual, então o fibrado normal de qualquer geodésica horizontal quebrada é gerado por uma família de campos de Jacobi paralelos. Ambos os resultados são conhecidos com Teorema de Dualização. Uma aplicação destes resultados é a prova da suavidade da projeção métrica na alma. Todos estes resultados são devidos a Wilking. O objetivo desta dissertação de mestrado é discutir tais resultados de Wilking, baseado no trabalho do mesmo e em uma abordagem feita por Gromoll e Walschap. / Let M be a Riemanniana manifold with nonnegative sectional curvature. A singular Riemannian foliation in M is a singular foliation with locally equidistant leaves. The dual leaf though p is the collection of the all points q in M such that p and q are connected with a piece-wise horizontal geodesic. The partition of M into the dual leaves is a singular foliation called dual foliation. Wilking proved that if the sectional curveture is positive, then the dual foliation consists of a single leaf. In other words, any two points in M can be connected with a piece-wise horizontal geodesic. In order to prove this result Wilking showed that, if M is nonnegatively curved, the normal bundle of a dual leaf along a piecewise horizontal geodesic is gerated for parallel Jacobi field. These results are used in the proof that the projection metric in the soul is smoth.

Singular Riemannian foliations in spheres provide local models for an extensive kind of singular Riemannian foliations, whose theory contributes in the understanding of Riemannian manifolds. Hence the importance of studying and classifying them, a research subject that still remains open. In 2014, Marco Radeschi constructed indecomposable singular Riemannian foliations of arbitrary codimension, most of them inhomogeneous, which generalized all known examples of that type so far. The present dissertation is a detailed study of his work, along with observations about the progress made on this dynamic field since that paper was published. Besides introducing preliminary notions and examples on singular Riemannian foliations, isometric actions and Clifford theory, it is explained a construction of inhomogeneous isoparametric hypersurfaces, due to Ferus, Karcher and Münzner, that was a fundamental framework for the results of Radeschi. After that, it is described exhaustively the construction of Clifford and composed foliations in spheres, which are the examples that Radeschi created using Clifford systems. In the sequel it is established an extraordinary bijective correspondence between Clifford foliations (merely geometric objects) and Clifford systems (purely algebraic objects). This text finishes examining the relations of homogeneity properties among FKM, Clifford and composed foliations. / Folheações Riemannianas singulares em esferas fornecem modelos locais para folheações Riemannianas singulares mais gerais, cuja teoria contribui na compreensão de variedades Riemannianas. Daí a sua importança de estudá-los e classificá-los, uma área de pesquisa que se mantém aberta. Em 2014, Marco Radeschi construiu folheações Riemannianas singulares indecomponíveis de codimensão arbitrária, a maioria delas não homogêneas, que generalizaram todos os exemplos conhecidos desse tipo até então. A presente dissertação é um estudo detalhado desse trabalho, junto com observações sobre avanços que se têm feito neste dinâmico campo desde a publicação do artigo. Após introduzir as noções e exemplos preliminares de folheações Riemannianas singulares, ações isométricas e teoria de Clifford, é explorada uma construção de hipersuperfícies isoparamétricas não homogêneas, devida a Ferus, Karcher e Münzner (FKM), que foi peça fundamental para os resultados de Radeschi. Em seguida, descreve-se minuciosamente a construção de folheações composta e de Clifford em esferas, que são os exemplos que o autor mencionado anteriormente gerou usando sistemas de Clifford. Continuando com a análise dessas novas folheações Riemannianas singulares, estabelece-se uma extraordinária correspondência biunívoca entre folheações de Clifford (objetos meramente geométricos) e sistemas de Clifford (objetos puramente algébricos). Este texto termina examinando as relações das propriedades de homogeneidade entre folheações FKM, compostas e de Clifford.

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Singular Riemannian foliations in spheres provide local models for an extensive kind of singular Riemannian foliations, whose theory contributes in the understanding of Riemannian manifolds. Hence the importance of studying and classifying them, a research subject that still remains open. In 2014, Marco Radeschi constructed indecomposable singular Riemannian foliations of arbitrary codimension, most of them inhomogeneous, which generalized all known examples of that type so far. The present dissertation is a detailed study of his work, along with observations about the progress made on this dynamic field since that paper was published. Besides introducing preliminary notions and examples on singular Riemannian foliations, isometric actions and Clifford theory, it is explained a construction of inhomogeneous isoparametric hypersurfaces, due to Ferus, Karcher and Münzner, that was a fundamental framework for the results of Radeschi. After that, it is described exhaustively the construction of Clifford and composed foliations in spheres, which are the examples that Radeschi created using Clifford systems. In the sequel it is established an extraordinary bijective correspondence between Clifford foliations (merely geometric objects) and Clifford systems (purely algebraic objects). This text finishes examining the relations of homogeneity properties among FKM, Clifford and composed foliations. / Folheações Riemannianas singulares em esferas fornecem modelos locais para folheações Riemannianas singulares mais gerais, cuja teoria contribui na compreensão de variedades Riemannianas. Daí a sua importança de estudá-los e classificá-los, uma área de pesquisa que se mantém aberta. Em 2014, Marco Radeschi construiu folheações Riemannianas singulares indecomponíveis de codimensão arbitrária, a maioria delas não homogêneas, que generalizaram todos os exemplos conhecidos desse tipo até então. A presente dissertação é um estudo detalhado desse trabalho, junto com observações sobre avanços que se têm feito neste dinâmico campo desde a publicação do artigo. Após introduzir as noções e exemplos preliminares de folheações Riemannianas singulares, ações isométricas e teoria de Clifford, é explorada uma construção de hipersuperfícies isoparamétricas não homogêneas, devida a Ferus, Karcher e Münzner (FKM), que foi peça fundamental para os resultados de Radeschi. Em seguida, descreve-se minuciosamente a construção de folheações composta e de Clifford em esferas, que são os exemplos que o autor mencionado anteriormente gerou usando sistemas de Clifford. Continuando com a análise dessas novas folheações Riemannianas singulares, estabelece-se uma extraordinária correspondência biunívoca entre folheações de Clifford (objetos meramente geométricos) e sistemas de Clifford (objetos puramente algébricos). Este texto termina examinando as relações das propriedades de homogeneidade entre folheações FKM, compostas e de Clifford.

O objetivo central desta dissertação é apresentar as folheações infinitesimalmente polares, fornecendo uma demonstração para o teorema que as caracteriza. Seguimos a abordagem original encontrada em Lytchak e Thorbergsson [25], de 2010. Diretamente da definição e do teorema principal obtem-se dois exemplos: folheações polares e folheações riemannianas singulares de codimensão 1 ou 2. Dedicamos especial atenção a um terceiro exemplo: folheações sem pontos horizontalmente conjugados. A demonstração deste resultado utiliza resultados obtidos anteriormente pelos mesmos autores em 2007, Lytchak e Thorbergsson [24]. Abordamos também, brevemente, as implicações do teorema caracterizador (que é um resultado local) sobre o quociente global de uma folheação infinitesimalmente polar. Variedades com folheações infinitesimalmente polares podem ser encaradas como um objeto que apresenta aspectos clássicos do teorema do toro maximal para grupos de Lie compactos, em um contexto mais amplo. / The present work aims at introducing infinitesimally polar foliations -- as defined by Lytchak and Thorbergsson [25] -- providing a proof for the classification theorem. Polar foliations and low codimension singular Riemannian foliations are two immediate examples. A third example is given by foliations without horizontally conjugate points. The proof of this assertion relies on previous results established by the same authors in Lytchak and Thorbergsson [24]. The classification theorem for infinitesimally polar foliations is a local result; we also derive from it some global consequences on the quotient space of such foliations. Infinitesimally polar foliations may be regarded as a generalised setting where one can find characteristic features from the maximal torus theorem for compact Lie groups.

O objetivo central desta dissertação é apresentar as folheações infinitesimalmente polares, fornecendo uma demonstração para o teorema que as caracteriza. Seguimos a abordagem original encontrada em Lytchak e Thorbergsson [25], de 2010. Diretamente da definição e do teorema principal obtem-se dois exemplos: folheações polares e folheações riemannianas singulares de codimensão 1 ou 2. Dedicamos especial atenção a um terceiro exemplo: folheações sem pontos horizontalmente conjugados. A demonstração deste resultado utiliza resultados obtidos anteriormente pelos mesmos autores em 2007, Lytchak e Thorbergsson [24]. Abordamos também, brevemente, as implicações do teorema caracterizador (que é um resultado local) sobre o quociente global de uma folheação infinitesimalmente polar. Variedades com folheações infinitesimalmente polares podem ser encaradas como um objeto que apresenta aspectos clássicos do teorema do toro maximal para grupos de Lie compactos, em um contexto mais amplo. / The present work aims at introducing infinitesimally polar foliations -- as defined by Lytchak and Thorbergsson [25] -- providing a proof for the classification theorem. Polar foliations and low codimension singular Riemannian foliations are two immediate examples. A third example is given by foliations without horizontally conjugate points. The proof of this assertion relies on previous results established by the same authors in Lytchak and Thorbergsson [24]. The classification theorem for infinitesimally polar foliations is a local result; we also derive from it some global consequences on the quotient space of such foliations. Infinitesimally polar foliations may be regarded as a generalised setting where one can find characteristic features from the maximal torus theorem for compact Lie groups.

[pt] Um resultado clássico da teoria de grupos de Lie garante que as órbitas da ação adjunta de um grupo de Lie compacto interceptam um toro máximo ortogonalmente. Esta ação é um exemplo das chamadas ações polares. Ações polares são ações de grupos compactos de isometrias que admitem seções (subvariedades totalmente geodésicas que interceptam as órbitas ortogonalmente). Ações polares e subvariedades isoparamétricas são casos particulares das chamadas folheações riemannianas singulares com seções,assunto que é estudado nesta tese. Além de apresentarmos resultados sobre essas folheações singulares apresentamos também resultados sobre as chamadas aplicações transnormais (generalizações das aplicações isoparamétricas) destacando como estes objetos estão relacionados. / [en] It follows from the classical Lie group theory that the orbits of an adjoint action of a compact Lie group intercept a maximal toru in a orthogonal way. This is an example of the so called Polar Action. A compact isometric action is said to be Polar if it admits sections, i.e. totally geodesic submanifolds that intercept the orbits orthogonally. Polar Actions and isoparametric manifolds are examples of a more general structure, the so called singular Riemannian Foliation with Section, the main subject of the thesis. Besides the results about these singular foliations we show also some results about transnormal maps (generalization of isoparametric maps) and stress the its connections with the singulare riemannian foliation with section.

Cette thèse est divisée en trois parties. Dans la première, on étudie des systèmes articulés (mécanismes formés de tiges rigides) dont l'espace ambiant n'est pas le plan, mais diverses variétés riemanniennes. On étudie la question de l'universalité des mécanismes : cette notion correspond à l'idée que toute courbe serait tracée par un sommet d'un mécanisme, et que toute variété différentiable serait l'espace de configuration d'un mécanisme. On étend les théorèmes d'universalité au plan de Minkowski, au plan hyperbolique et enfin à la sphère.Toute surface dans R^3 peut être aplatie selon l'axe des z, et la surface aplatie s'approche d'une table de billard dans R^2. Dans la seconde partie, on montre que, sous certaines hypothèses, le flot géodésique de la surface converge localement uniformément vers le flot de billard. De plus, si le billard est dispersif, les propriétés chaotiques du billard remontent au flot géodésique : on montre qu'il est alors Anosov. En appliquant ce résultat à la théorie des systèmes articulés, on obtient un nouvel exemple de systèmes articulé Anosov, comportant cinq tiges.Dans la troisième partie, on s'intéresse aux variétés munies de connexions localement métriques, c'est-à-dire de connexions qui sont localement des connexions de Levi-Civita de métriques riemanniennes ; on donne dans ce cadre un analogue du théorème de décomposition de De Rham, qui s'applique habituellement aux variétés riemanniennes. Dans le cas où une telle connexion préserve une structure conforme, on montre que cette décomposition comporte au plus deux facteurs ; de plus, lorsqu'il y a exactement deux facteurs, l'un des deux est l'espace euclidien R^q. La démonstration des résultats de cette partie passe par l'étude des feuilletages munis d'une structure de similitude transverse. Sur ces feuilletages, on montre un résultat de rigidité qui peut être vu indépendamment des autres: ils sont soit transversalement plats, soit transversalement riemanniens. / This thesis is divided into three parts. In the first part, we study linkages (mechanisms made of rigid rods) whose ambiant space is no longer the plane, but various Riemannian manifolds. We study the question of the universality of linkages: this notion corresponds to the idea that every curve would be traced out by a vertex of some linkage, and that any differentiable manifold would be the configuration space of some linkage. We extend universality theorems to the Minkowski plane, the hyperbolic plane, and finally the sphere.Any surface in R^3 can be flattened with respect to the z-axis, and the flattened surface gets close to a billiard table in R^2. In the second part, we show that, under some hypotheses, the geodesic flow of the surface converges locally uniformly to the billiard flow. Moreover, if the billiard is dispersing, the chaotic properties of the billiard also apply to the geodesic flow: we show that it is Anosov in this case. By applying this result to the theory of linkages, we obtain a new example of Anosov linkage, made of five rods.In the third part, we first consider manifolds with locally metric connections, that is, connections which are locally Levi-Civita connections of Riemannian metrics; we give in this framework an analog of De Rham's decomposition theorem, which usually applies to Riemannian manifolds. In the case such a connection also preserves a conformal structure, we show that this decomposition has at most two factors; moreover, when there are exactly two factors, one of them is the Euclidean space R^q. The proofs of the results of this part use foliations with transverse similarity structures. On these foliations, we give a rigidity theorem of independant interest: they are either transversally flat, or transversally Riemannian.