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拓扑与微分几何

拓扑与微分几何围绕第一编 点集拓扑、第二编 光滑流形、第三编 曲率与综合复习建立连续章节顺序。

结构
3 编 · 6
适合读者
适合完成相关本科基础课程、需要进入高级理论与计算方法的读者。
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BEFORE READING

先修与记号

本册对象

从拓扑空间和连续映射进入流形、切空间、曲率与微分形式。

先修教材

符号约定

  • 本册在首次使用时定义拓扑与微分几何专用符号,并区分标量、向量、算子与单位。
  • 同一符号出现多种约定时明确命名空间、假设和适用章节。

CONTENTS

完整目录

PART 01

第一编 点集拓扑

第一编 点集拓扑组织拓扑空间、基与连续映射、紧致性、连通性与分离公理,形成连续的学习单元。

  1. 01

    拓扑空间、基与连续映射

    由开集公理定义拓扑,用基、子空间、积空间和商空间生成新拓扑,并比较开集逆像、闭集逆像与邻域语言下的连续性。

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  2. 02

    紧致性、连通性与分离公理

    使用开覆盖和分离刻画紧致与连通,区分 Hausdorff、正则和正规条件,并分析连续映射如何保持紧致性与连通性。

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PART 02

第二编 光滑流形

第二编 光滑流形组织流形、坐标图与切空间、微分形式、外微分与 Stokes 定理,形成连续的学习单元。

  1. 03

    流形、坐标图与切空间

    以相容坐标图定义光滑流形和光滑映射,通过曲线等价类或导子构造切空间,并用微分、浸入和浸没描述局部结构。

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  2. 04

    微分形式、外微分与 Stokes 定理

    从余切空间和交替张量构造微分形式,定义拉回、楔积与外微分,并在定向带边流形上陈述和应用广义 Stokes 定理。

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PART 03

第三编 曲率与综合复习

第三编 曲率与综合复习组织Riemann 度量、测地线与曲率、拓扑与微分几何综合复习,形成连续的学习单元。

  1. 05

    Riemann 度量、测地线与曲率

    由切空间内积定义 Riemann 度量,使用 Levi-Civita 联络和测地线方程研究最短路径,再以截面曲率、Ricci 曲率和标量曲率描述弯曲。

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  2. 06

    拓扑与微分几何综合复习

    围绕曲面或流形上的全局问题串联拓扑、紧致连通、坐标图、切空间、微分形式、Stokes 定理、度量、测地线与曲率。

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综合练习

  • 每章安排定义辨析、推导计算和结果核验练习。
  • 本册末章安排跨 Part 综合题,并保留可复算的解题检查点。

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