微分流形课程基本内容

 


一、 流形的基本概念:流形的定义和基本例子,子流形,切空间和切丛,光滑函数、光滑映射及切映射。要求了解球面、环面、射影空间等基本例子,并了解一维、二维流形的分类。要求了解浸入(immersion)、嵌入(embedding)、淹没(submersion)和微分同胚的概念。


二、 正则性、奇异性及其应用:正则点和正则值,临界点和临界值,Sard定理,Morse引理,Thom横截性定理。要求了解映射度的概念,并能运用正则值的概念验证某些空间是流形。


三、 光滑向量场和可积性定理:光滑向量场及其奇点的定义,Lie括号,积分曲线和动力系统,Euler-Poincare公式,Frobenius可积性定理。


四、 Lie群和Lie 群作用初步:Lie群和Lie代数的定义和基本例子,单参数子群,指数映射,Lie群在流形上的作用,基本向量场,齐性空间等。要求能够验证一些常见的矩阵群为Lie群并计算它们的Lie代数,并对一些低维Lie群的流形结构较为熟悉。要求能将一些常见流形写成齐性流形。


五、 微分形式和积分:微分形式和外积的定义和性质,外微分,内积,Lie 导数,Cartan公式,de Rham上同调,Poincare对偶,Laplace算子,Hodge理论初步,定向和微分形式的积分,带边流形和Stokes定理。要求掌握单位分解的技巧,要求了解外微分和Stokes定理的古典形式。要求能够计算常见流形和二维流形的上同调环。


六、 Riemann 几何初步:Riemann度量,Levi-Civita联络,Christoffel符号,Rieman曲率,截曲率,常截曲率流形的模型。要求能够从给定的Riemann度量计算Riemann曲率。要求对向量丛的概念和张量运算较为熟悉。