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内容大纲
本书系统阐述微分几何的基础理论与核心内容,分为三大知识模块:曲线与曲面的局部理论、曲面内蕴几何学,以及微分流形初步。第一部分以三维欧氏空间的曲线曲面论为起点,系统讲解曲线的曲率,挠率,Frenet标架,以及曲面的第一、第二基本形式,Gauss曲率,平均曲率等核心概念,最终以Fary-Milnor定理作为升华;第二部分通过Gauss绝妙定理引出内蕴几何学,深入探讨协变导数、平行移动、测地线、指数映射等核心概念,并系统介绍Gauss-Bonnet公式、Hopf-Rinow定理、常曲率空间分类,以及带符号曲率曲面的拓扑等整体微分几何经典结果;第三部分介绍微分流形基础理论,精要讲解切空间、向量场、分布、微分形式等核心概念,以de Rham定理和Hodge定理作为理论高点。
全书注重几何直观,留白一些常规证明,为读者后续学习现代Riemann几何构建坚实基础,并启发更深入的思考。本书可作为数学、理论物理等专业本科生及研究生的入门教材,也可供相关科研工作者参考使用。 -
作者介绍
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目录
第一章 曲线和曲面的局部理论
1.1 空间曲线理论
1.2 曲面
1.3 Gauss映射及其微分
1.4 第二基本形式之代数
1.5 第二基本形式之几何
1.6 曲率之局部坐标计算
1.7 Gauss映射像的面积
1.8 Fenchel,Fary-Milnor定理
第一章练习
第二章 曲面内蕴几何学
2.1 Gauss绝妙定理
2.2 协变导数、平行移动
2.3 测地线
2.4 Gauss-Bonnet公式
2.5 指数映射
2.6 测地完备、Hopf-Rinow定理
2.7 抽象曲面
*2.8 常曲率空间分类
2.8.1 内蕴分类
2.8.2 外蕴分类:常Gauss曲率曲面
2.8.3 外蕴分类:常平均曲率曲面
*2.9 带符号曲率曲面简介
2.9.1 正曲率:Bonnet定理
2.9.2 非正曲率:Hadamard定理
第二章练习
第三章 光滑流形
3.1 流形
3.2 切空间
3.3 向量场
3.4 分布、Frobenius定理
3.5 微分形式
3.5.1 微分形式之代数
3.5.2 微分形式之分析
3.6 de Rham上同调
3.6.1 同伦不变性
3.6.2 Mayer-Vietoris序列
3.7 积分和Stokes定理
*3.8 de Rham定理简介
3.8.1 奇异同调
3.8.2 de Rham定理
*3.9 Hodge定理简介
第三章练习
附录A 分析、代数工具
A.1 二次型
A.2 反函数定理
A.3 单位分解
A.4 曲面特殊参数化的存在性
附录B 拓扑事实
B.1 旋转指标定理
B.2 Jordan曲线定理
B.3 闭曲面拓扑分类
B.4 基本群
B.5 覆盖映射
参考文献
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