微分几何 · 已有部分内容

第5章 三维欧氏空间中曲面的局部内蕴几何

围绕度量、联络、平行移动和测地线研究曲面的内在几何。

知识点与笔记

  1. 5.1 引子:被束缚在曲面上的质点

    印刷页 92 起。从受限运动提出曲面上的几何问题。

  2. 5.2 度量/第一基本形式

    印刷页 97 起。用第一基本形式描述切向量的长度和夹角。

  3. 5.3 联络

    印刷页 101 起。理解曲面上沿方向求导所需的结构。

  4. 5.4 补充:向量场的交换子、Lie 括号

    印刷页 105 起。通过微分运算的交换子比较向量场。

  5. 5.5 向量的平行移动

    印刷页 108 起。沿曲线比较不同点的切向量。

  6. 5.6 测地线和指数映射

    印刷页 114 起。将测地线的初值与局部几何联系起来。

  7. 5.7 弧长变分

    印刷页 121 起。通过曲线族考察弧长的变化。

  8. 5.8 局部平坦曲面、Riemann 曲率

    印刷页 127 起。用曲率刻画局部几何偏离平坦的方式。

  9. 5.9 Riemann 曲率的性质

    印刷页 134 起。整理曲率的结构性质及其相互关系。

  10. 5.10 Jacobi 方程、局部法坐标

    印刷页 138 起。研究邻近测地线的变化与局部坐标。

  11. 5.11 常 Gauss 曲率曲面

    印刷页 143 起。考察高斯曲率恒定时的曲面几何。

习题与资料

  • 补充笔记

    曲面面积与第一基本量 E、F、G

    已有数学分析笔记《曲面积分》中的“曲面的面积”一节;配合本章 5.2 阅读参数曲面的面积公式与第一基本量。

教材定位:课程材料合册第 5 章,印刷页 92-147(PDF 第 94-149 页);节次据 PDF 第 2 页目录。

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