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2009年1月15日

[Notes] Differential Geometry of Curves and Sufaces



Textbook: Differential Geometry of Curves and Surfaces, Do Carmo
 
有人說幾何學是數學家的試金石,如果你不排斥,那麼你就可以當數學家。
大學幾何和高中幾何是完全不同的範疇,是高斯之所以被稱作數學王子的學問。
  • Chp 1 ~ 3.3 + 4.2
    Curve Theory
        Arc length parameter and arbitrary parameter
        Serret-Frenet Formula
        Fundamental Theorem of Curve Local Theory
        Turning Tangents Theorem
        Osculating Plane
        Center of Curvature
        Huygens Pendulum and Envelopes
        2-D Continuous Rigid Motion

    Surface Theory
        Regular Surface and Local Coordinates
        Regular Value and Singularity
        Change of Surface Coordinates
        Differentiability of Surface
        Surface of Revolution
        Parameterized Surface
        Differential
        Tangent Plane
        Inverse Function Theorem

    First Fundamental Form
        Isometric and Conformal Mapping
        Orientation and Normal Vector Field

    Second Fundamental Form
        Normal Curvature
        Gauss Curvature
        Mean Curvature
        Principal Direction
        Umbilical points
        Line of Curvature and Asymptotic Direction
        Dupin Indicatrix
  • Chp 3.4, 3.5, 4.3~4.4

    Surface Theory
        Developable Surface
        Local Property of Tangent Plane
        Conjugate Direction and Dupin Indicatrix
        Vector Field, Trajectory and Integral Curve
        Special coordinate curves

        Ruled Surface
        Doubly Ruling
        Geometric Deduction of Line of striction and Second Defining Property
        Distributed Parameter and Curvature of Ruling
        3-D Continuous Rigid Motion

        Theorema Egregium
        Compatibility Equations and Christoffel Symbols
        Fundamental Theorem of Surface Local Theory (Bonnet Theorem)

        Covariant Derivatives and Parallel Transport
        Geodesic and Geodesic Curvature
        Lioville Formula
        Geodesic Form of Surface of Revolution
        Clairant Relation
  • Chp 4.5

    Surface Theory

        Gauss-Bonnet Theorem
        The Turning Tangent Theorem
        Jacobi Theorem
        Poincare Theorem

2009年1月8日

幾何本日大定理

剛剛在系K念幾何 唸到 Gauss-Bonnet 定理的一個應用:

引理:
  曲面 S 上高斯曲率恆不正,上面有一點 p 高斯曲率為負。
  看 S 上過點 p 的 simple smooth closed測地線 Γ,
  令 Γ圍出一個 region R,則 R 不可以是 simple region。

2009年1月7日

2008年12月26日

Parallel Transport

※ 引述《Tass (為文載道尊於勢)》之銘言:
: http://torus.math.uiuc.edu/jms/java/dragsphere/
: 自己拉一拉就懂了!

其實我自己的困擾是
他的引理很威
花了一番功夫證完以後
卻發現要拿著這把牛刀來殺小雞

或著看著小雞
想說找個小木槌敲暈他就好
找啊找的
發現自己還是要回頭來拿牛刀殺小雞....

譬如說我看那
「 給定 S 上一點 p 和 Tp(S) 上初始向量場 v,
   唯一存在 parallel 向量場 w 使得 w(0) = p 且 w'(0) = v 」

我用他來作
「 給定 S 上一點 p 和 Tp(S) 上初始向量場 v
   唯一存在測地線 γ 通過 p 且以 v 的方向走出去 」


可是在接下來的定義 parallel transport 時
其實就是說

「 指定一條路徑 C ,我就可以把初始切向量 w0 以"平行"的方式搬著走 」

但是這裡的平行定成 協變導數 Dw/dt 恆等於 0
讓我就在想像很久

「 向量場 w 只在路徑 C 之切面方向有變化的話就可以是 parallel transport 」

這樣好像很多個
但是卻忘記剛剛自己才用 ODE 解唯一存在定理證明了這東西唯一存在....

2008年11月13日

讀幾何,只會感到惶恐

唸了很多東西以後
還是覺得我什麼都不會
只會循著前人的提示
對一個我不知道是什麼的東西微分
然後目睹奇蹟發生
瞧,做出來了



高斯當年作出了威力強大的第二基本式之後
解幾何問題如拿著機關槍掃射小學生
但是他仍在寫給朋友的信中表示遺憾
因為他覺得雖然他作出了那些問題
但是他不知道那到底有什麼幾何意義