Calcul tensoriel/Géodésiques/Équation géodésique/Paramétrisation canonique/Démonstration

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Explicitant s˙ dans l'équation géodésique ∂s˙∂xl−ddτ(∂s˙∂x˙l)=0, on a

12s˙gij,lx˙ix˙j−ddτ(1s˙glix˙i)=0

Paramétrisons la trajectoire par sa longueur s, c'est à dire posons τ=s. Avec ce choix, on a s˙=1 et l'équation géodésique devient

12gij,lx˙ix˙j−dds(glix˙i)=0

Comme le tenseur métrique dépend de xi mais pas explicitement de x˙i, on a dglids=gli,jdxjds et l'équation géodésique prend la forme

12gij,lx˙ix˙j−gli,jx˙ix˙j−glix¨i=0

Multipliant par gkl, on obtient

gkl(12gij,lx˙ix˙j−gli,jx˙ix˙j)−x¨k=0

et donc

x¨k=gkl(12gij,l−gli,j)x˙ix˙j