微分几何02014理论.DOC

课程名称： 微分几何 课程代码：02014（理论） 第一部分 课程性质与目标 一、课程性质与特点 微分几何是高等学校数学专业的一门专业方向课，它以微积分的理论为研究工具，主要研究三维欧氏空间中曲线和曲面的内在性质，是几何学范畴的一个分支。 二、课程目标与基本要求 通过本课程的学习，培养学生的抽象思维能力和空间想象能力，使学生掌握空间曲线、曲面的一般理论， 以及一般的研究空间曲线、曲面的结构和性质的基本方法，并运用这些方法研究某些特殊曲线、曲面的形状和性质。需要达到的基本要求： 1、正确理解和熟练掌握向量函数的概念，向量函数的各种运算，以及运用向量函数表示空间中的曲线和曲面。 2、以微积分为工具，能对空间中曲线的形状、性质和结构进行研究，掌握一般曲线的基本理论，并运用这些理论讨论某些特殊曲线的性质和结构。 3、在曲线理论的基础上，进一步研究空间曲面的局部性质和结构。会利用曲面的第一和第二基本形式研究空间曲面的曲率，并根据曲率对曲面进行分类研究。 4、掌握曲面的基础定理，并对曲面上测地线进行研究，了解曲面的某些整体性质。 三、与本专业其他课程的关系 微分几何是数学专业学生的研究方向课，是学习现代微分几何和拓扑学以及理论物理的基础课程。微分几何也可以看作是曲线、曲面上的微积分，需要微积分、线性代数和解析几何的相关知识，因此学习此课程之前，需要先修数学分析、高等代数、解析几何和常微分方程等课程。学习微分几何之后，可以进一步学习微分流形、微分拓扑、黎曼几何、数学物理等课程。 第二部分 考核内容与考核目标 第一章 曲线论 一、学习目的与要求 正确理解向量函数的概念，熟练运用向量函数的基本性质和运算研究空间曲线的结构和性质，并通过探索曲线在一点邻近的结构，从而研究曲线的一般理论。 二、考核知识点与考核目标 （一）曲线的切线、法平面、密切平面、曲率、挠率等（重点） 识记：光滑曲线、曲线的切向量、曲线的弧长、曲率与挠率的概念。 理解：曲线的自然参数、密切平面、主法向量、副法向量、曲率与挠率的计算、曲线在一点处的结构等。 应用：会计算给定曲线的切线、弧长、法平面、曲率和挠率等。 （二）曲线的概念、基本三棱形和一般螺线的性质（次重点） 识记：曲线的概念、曲线基本三棱形。 理解：伏雷内公式、曲线论的基本定理。 应用：运用曲线的基本理论研究一般螺线的性质。 （三）向量函数（一般） 识记：向量函数的定义。 理解：向量函数的极限、微商、积分等。 应用：会计算给定一个向量函数的极限、微商和积分等。 第二章 曲面论 一、学习目的与要求 熟练掌握曲面的基本性质，正确理解曲面的第一、第二基本形式和测地线，会计算曲面的主曲率、高斯曲率和平均曲率，掌握直纹面和可展曲面的性质，并了解曲面的一般理论和某些整体性质。 二、考核知识点与考核目标 （一）曲面的第一基本形式、第二基本形式、测地线（重点） 识记：曲面第一和第二基本形式的概念，曲面上曲线的弧长，曲面的正交曲线族和正交轨线，等距变换、曲面上测地线的概念等。 理解：曲面的渐近方向和共轭方向，曲率线，高斯曲率和平均曲率，曲面上的测地线的性质。 应用：会计算给定曲面的主曲率、平均曲率，会判断测地线，能运用曲面的第一和第二基本形式计算曲面的各种不变量。 （二）曲面的概念及表示，曲面的切平面和法线，直纹面和可展曲面（次重点） 识记：曲面的表示，切平面和法线的定义，曲面上的曲线族和曲线网。 理解：会计算曲面的切平面和法线，会计算直纹面和可展曲面的不变量。 应用：运用研究曲面的一般理论和方法研究直纹面和可展曲面的性质和结构，并给出其分类。 （三）曲面论的基本定理，曲面的整体理论和常曲率曲面（一般） 识记：曲面的基本方程、基本公式和曲面论的基本定理。 理解：曲面上向量的平行移动，高斯—波涅公式，常曲率曲面的相关性质。 应用：研究一些特殊常高斯曲率曲面的简单性质。 第三部分 有关说明与实施要求 一、考核的能力层次表述 本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是： 识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。 理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。 应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。 二、教材 1、指定教材 微分几何，高等教育出版社，梅向明、黄敬之，第三版，2003年。