¿Qué tiene que ver la derivada de Lie con el álgebra de Lie y el grupo de Lie?

Todos estos conceptos están relacionados de manera natural. Asumiré que has pasado algún tiempo pensando en las definiciones.

Dado cualquier grupo de Lie [math] G [/ math], resulta que el espacio tangente [math] T_e G [/ math] a su elemento de identidad puede considerarse un álgebra de Lie. La forma en que esto sucede es algo complicada, pero en resumen, los vectores tangentes a la identidad pueden extenderse e identificarse con “campos de vectores invariantes izquierdos” en todos [math] G [/ math]. Estos campos vectoriales invariantes a la izquierda forman un espacio vectorial real, mediante la adición puntual de vectores, que además se convierte en un álgebra de Lie, al tomar el paréntesis requerido para ser la diferenciación de Lie.

No todos los álgebras de Lie surgen de esta manera de los grupos de Lie, que yo sepa, y la diferenciación de Lie tiene otras aplicaciones además de ser el soporte de un cierto álgebra de Lie. Pero esta es una conexión natural entre los tres conceptos.