課程資訊
課程名稱
幾何學
Geometry 
開課學期
101-1 
授課對象
理學院  數學系  
授課教師
李瑩英 
課號
MATH3301 
課程識別碼
201 25300 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
必修 
上課時間
星期三5,6(12:20~14:10)星期五5,6(12:20~14:10) 
上課地點
普103普103 
備註
總人數上限:100人
外系人數限制:30人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1011201201Geometry 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

本課程為幾何領域的入門基礎課程,涵蓋內容區分為三大部分。我們首先要介紹的是曲線理論,討論在三維歐氏空間中的曲線之曲率、扭率及其刻畫。我們也會特別討論平面曲線。第二部分是討論維歐氏空間中的曲面性質,包括第一、第二基本形式,高斯曲率及均曲率。第三部分談的是內蘊幾何(intrinsic geometry),亦即只要知道曲面的距離形式,就可以決定其測地線及高斯曲率,這也是過渡到抽象微分流形理論的基礎。我們最後將以Gauss-Bonnet 定理及其應用,作為這門課的終曲,以及下學期延伸課程「微分流形導論」的起點。在課程當中,我也將設法介紹與課程內容相關的現今研究;課程內容主要參考Do Carmo的書,但會依照我個人的方式調整說法,並省略部分章節及內容。以下幾本與幾何相關的科普書,可以幫助你認識幾何學的歷史與發展:1. 歐幾里得之窗 by 李奧納多.曼羅迪諾 2. 宇宙的詩篇 by 奧瑟曼。另外,網路上也可以找到丘成桐教授一些相關通俗演講的檔案。以下為暫訂之課程進度,屆時將依實際需要再做調整。
 

課程目標
掌握三維歐氏空間中的曲線及曲面理論 
課程要求
 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
另約時間 
指定閱讀
歐幾里得之窗 by 李奧納多.曼羅迪諾
宇宙的詩篇 by 奧瑟曼 
參考書目
Do Carmo:Differential Geometry of Curves and Surfaces 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
The 1st mid-term  
25% 
 
2. 
The 2nd mid-term 
30% 
 
3. 
Final  
30% 
 
4. 
Homework and others 
15% 
 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
9/12,9/14  Plane curve, arc length and its curvature, examples, Space curve, 
第2週
9/19,9/21  Curvature and torsion of a space curve, examples, 
第3週
9/26,9/28  Frenet frame and Formula, Fundamental Theorem of the local theory of curves,
The local canonical form 
第4週
10/03,10/05  Global properties of plane curves,
The isoperimetric inequality, The Four-Vertex Theorem 
第5週
10/10,10/12  Exploration: curve shortening flow, a knot curve, and other research 
第6週
10/17,10/19  Parametrize surface, the graph of a function, surface of revolution, ruled surface, Level surface, and other examples 
第7週
10/24,10/26  The tangent plane, Normal, orientation of surfaces,
The 1st mid-term 
第8週
10/31,11/02  The first fundamental form,
arc length, angle, Area 
第9週
11/07,11/09  Gauss map and its differential,
The 2nd fundamental form, normal curvature
 
第10週
11/14,11/16  Meusnier theorem, Principal curvature, line of curvature, umbilical point,
Gaussian curvature and mean curvature
 
第11週
11/21,11/23  Gauss map in local coordinates, geometric meaning and computation of Gaussian curvature and mean curvature, examples 
第12週
11/28,11/30  Exploration: minimal surfaces, CMC surfaces, mean curvature flow
 
第13週
12/05,12/07  Isometries, conformal maps,
The 2nd mid-term 
第14週
12/12,12/14  The Gauss theorem,
Matnardi-Codazzi equations and the Bonnet theorem
 
第15週
12/19,12/21  Covariant derivative, parallel transport,
Geodesic and geodesic curvature
 
第16週
12/26,12/28  Geodesic and examples,
The Gauss-Bonnet Theorem and its application 
第17週
1/02,1/04  The Gauss-Bonnet Theorem and its application