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 |
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學分 |
3 |
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 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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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。
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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 |
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預期每週課後學習時數 |
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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% |
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2. |
The 2nd mid-term |
30% |
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3. |
Final |
30% |
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4. |
Homework and others |
15% |
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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
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第10週 |
11/14,11/16 |
Meusnier theorem, Principal curvature, line of curvature, umbilical point,
Gaussian curvature and mean curvature
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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
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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
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第15週 |
12/19,12/21 |
Covariant derivative, parallel transport,
Geodesic and geodesic curvature
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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 |
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