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Differential Geometry

(Fall 2020)


Notices

3. 10月29日(周四)的课上讲的部分内容有问题,改正的讲义已上传。/p>

2. 第一次习题课,9月26日(周六)下午14:00-15:35,教室5503

1. 每周二 9:45-11:20,每周四 7:50-9:25,教室5503


Lectures and excercises

讲义可参考2017秋季学期的课程讲义,部分章节见20182019秋季学期的课程

第一讲 课程概述;欧氏几何与向量运算。

第二讲 标架和坐标;欧氏变换;向量分析。

第三讲 欧式空间上的微分形式和外微分。讲义

第四讲 微分形式的几何意义;正则曲线的切向量、弧长;平面曲线密切圆。

第五讲 平面曲线的带符号曲率,Frenet标架的运动方程。

第六讲 平面曲线基本定理;空间正则曲线概述。

第七讲 空间曲线的密切平面和密切圆;Frenet标架运动方程;曲率和挠率显示计算公式。

第八讲 挠率的几何意义;空间曲线基本定理(I)。

第九讲 空间曲线基本定理(II);正则曲面;切平面(I)。

第十讲 切平面(II);高斯曲率概述;第一基本形式。

第十一讲 曲面面积;高斯曲率;高斯曲率计算公式。

第十二讲 高斯曲率计算公式的简化;法曲率;欧拉公式。

第十三讲 法曲率和第二基本形式。

第十四讲 Weingarten变换和主曲率;高斯绝妙定理。

第十五讲 平均曲率和极小曲面;曲面的局部外蕴几何。

第十六讲 平点和猴鞍面;脐点和全脐点曲面;旋转面的曲率计算。

第十七讲 旋转面的曲率计算的几何看法;常高斯曲率旋转曲面。

第十八讲 旋转极小曲面;直纹面。

第十九讲 直纹极小曲面;曲面论基本定理引论。

第二十讲 自然标架运动方程;Gauss-Codazzi方程。

     期中考试 (第一至十八讲)

第二十一讲 指标计算;Gauss-Codazzi方程的几何意义。

第二十二讲 曲面论基本定理;正交活动标架引论。

第二十三讲 正交活动标架运动方程及第一第二基本形式。

第二十四讲 外微分和正交标架结构方程;常主曲率曲面分类。

第二十五讲 欧氏空间的正交活动标架;内蕴几何引论;等距变换。

第二十六讲 保角变换;最短线是测地线;测地曲率。

第二十七讲 测地线方程;Liouville公式;协变导数和平行移动。

第二十八讲 福柯摆和地球自转;指数映射和测地坐标系;高斯引理。

第二十九讲 测地线的局部最短性;常高斯曲率曲面;测地三角形内角和。

第三十讲 局部Gauss-Bonnet公式。

第三十一讲 平行向量场沿简单闭曲线的角差;平面简单闭曲线的旋转指数定理;整体Gauss-Bonnet公式引论。

第三十二讲 整体Gauss-Bonnet公式;整体微分几何初探

作业 1: 无。

作业 2: 课上留的两道作业题;[PC] 习题一 4,5。

作业 3: 作业题目

作业 4: 作业题目

作业 5: [PC] 习题二 2,3,8。

作业 6: [PC] 习题二 13,18(1)。

作业 7: [PC] 习题二 5,6。

作业 8: [PC] 习题二 10,11,12。

作业 9: [PC] 习题二 16,17,20。

作业 10: [PC] 习题三 1 (2)(4),3,4。

作业 11: [PC] 习题三 8,11,12。

作业 12: 作业题目

作业 13: [PC] 习题三 14,17,18。

作业 14: 作业题目

作业 15: [PC] 习题三 23,25。

作业 16: [PC] 习题三 26,31,32。

作业 17: [PC] 习题三 28,29。(注意,我们假设本次作业中的曲面均无脐点)

作业 18: 作业题目

作业 19: 作业题目

作业 20: [PC] 习题四 1,2。


作业 21: 作业题目

作业 22: [PC] 习题四 9(1),12。

作业 23: [PC] 习题四 15。((2)中w_{12}不求。)

作业 24: 已发到课程群里。

作业 25: [PC] 习题四 15 求w_{12},18,20。习题五 3(1)。

作业 26: [PC] 习题五 2,12。

作业 27: [PC] 习题五 9,10,11。

作业 28: [PC] 习题五 13,14。

作业 29: [PC] 习题五 16,18,19。

作业 30: [PC] 习题五 20(只需证明Gauss曲率为0),21。

作业 31: 期末复习。

作业 32: 期末复习。


References

[Gauss] 高斯 (C. F. Gauss), 曲面的一般研究:1827年和1825年= General Investigations of Curved Surfaces of 1827 and 1825. 高等教育出版社。

[PC] 彭家贵,陈卿,微分几何,高等教育出版社。

[Spivak II] Michael Spivak, A comprehensive introduction to differential geometry, Volume II, third edition, Publish or Perish.

[Spivak III] Michael Spivak, A comprehensive introduction to differential geometry, Volume III, third edition, Publish or Perish.

[ONeill] Barrett O'Neill, Elementary differential geometry, Academic Press. pdf file

[doC] M. P. do Carmo, Differential geometry of curves and surfaces, Dover Publications, INC.


Tutorials

助教

李文博 patlee@mail.ustc.edu.cn

黄纾平 hsp@mail.ustc.edu.cn

习题课

从第二周开始, 时间地点待定

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