Differential Geometry

Bundles, Connections, Metrics and Curvature

Author: Clifford Henry Taubes

Publisher: OUP Oxford

ISBN: 0191621226

Category: Mathematics

Page: 312

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Bundles, connections, metrics and curvature are the 'lingua franca' of modern differential geometry and theoretical physics. This book will supply a graduate student in mathematics or theoretical physics with the fundamentals of these objects. Many of the tools used in differential topology are introduced and the basic results about differentiable manifolds, smooth maps, differential forms, vector fields, Lie groups, and Grassmanians are all presented here. Other material covered includes the basic theorems about geodesics and Jacobi fields, the classification theorem for flat connections, the definition of characteristic classes, and also an introduction to complex and Kähler geometry. Differential Geometry uses many of the classical examples from, and applications of, the subjects it covers, in particular those where closed form expressions are available, to bring abstract ideas to life. Helpfully, proofs are offered for almost all assertions throughout. All of the introductory material is presented in full and this is the only such source with the classical examples presented in detail.

An Introduction to the Theory of Higher-Dimensional Quasiconformal Mappings

Author: Frederick W. Gehring,Gaven J. Martin,Bruce P. Palka

Publisher: American Mathematical Soc.

ISBN: 0821843605

Category: Conformal mapping

Page: 116

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This book offers a modern, up-to-date introduction to quasiconformal mappings from an explicitly geometric perspective, emphasizing both the extensive developments in mapping theory during the past few decades and the remarkable applications of geometric function theory to other fields, including dynamical systems, Kleinian groups, geometric topology, differential geometry, and geometric group theory. It is a careful and detailed introduction to the higher-dimensional theory of quasiconformal mappings from the geometric viewpoint, based primarily on the technique of the conformal modulus of a curve family. Notably, the final chapter describes the application of quasiconformal mapping theory to Mostow's celebrated rigidity theorem in its original context with all the necessary background. This book will be suitable as a textbook for graduate students and researchers interested in beginning to work on mapping theory problems or learning the basics of the geometric approach to quasiconformal mappings. Only a basic background in multidimensional real analysis is assumed.

Differential Geometry

Connections, Curvature, and Characteristic Classes

Author: Loring W. Tu

Publisher: Springer

ISBN: 3319550845

Category: Mathematics

Page: 347

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This text presents a graduate-level introduction to differential geometry for mathematics and physics students. The exposition follows the historical development of the concepts of connection and curvature with the goal of explaining the Chern–Weil theory of characteristic classes on a principal bundle. Along the way we encounter some of the high points in the history of differential geometry, for example, Gauss' Theorema Egregium and the Gauss–Bonnet theorem. Exercises throughout the book test the reader’s understanding of the material and sometimes illustrate extensions of the theory. Initially, the prerequisites for the reader include a passing familiarity with manifolds. After the first chapter, it becomes necessary to understand and manipulate differential forms. A knowledge of de Rham cohomology is required for the last third of the text. Prerequisite material is contained in author's text An Introduction to Manifolds, and can be learned in one semester. For the benefit of the reader and to establish common notations, Appendix A recalls the basics of manifold theory. Additionally, in an attempt to make the exposition more self-contained, sections on algebraic constructions such as the tensor product and the exterior power are included. Differential geometry, as its name implies, is the study of geometry using differential calculus. It dates back to Newton and Leibniz in the seventeenth century, but it was not until the nineteenth century, with the work of Gauss on surfaces and Riemann on the curvature tensor, that differential geometry flourished and its modern foundation was laid. Over the past one hundred years, differential geometry has proven indispensable to an understanding of the physical world, in Einstein's general theory of relativity, in the theory of gravitation, in gauge theory, and now in string theory. Differential geometry is also useful in topology, several complex variables, algebraic geometry, complex manifolds, and dynamical systems, among other fields. The field has even found applications to group theory as in Gromov's work and to probability theory as in Diaconis's work. It is not too far-fetched to argue that differential geometry should be in every mathematician's arsenal.

The Many Facets of Geometry

A Tribute to Nigel Hitchin

Author: Nigel J. Hitchin,Oscar Garcia-Prada,Jean Pierre Bourguignon,Simon Salamon

Publisher: Oxford University Press

ISBN: 0199534926

Category: Mathematics

Page: 434

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Few people have proved more influential in the field of differential and algebraic geometry, and in showing how this links with mathematical physics, than Nigel Hitchin. Oxford University's Savilian Professor of Geometry has made fundamental contributions in areas as diverse as: spin geometry, instanton and monopole equations, twistor theory, symplectic geometry of moduli spaces, integrables systems, Higgs bundles, Einstein metrics, hyperkähler geometry,Frobenius manifolds, Painlevé equations, special Lagrangian geometry and mirror symmetry, theory of grebes, and many more. The chapters in this fascinating volume, written by some of the greats in their fields (including four Fields Medalists), show how Hitchin's ideas have impacted on a wide variety ofsubjects. The book grew out of the Geometry Conference in Honour of Nigel Hitchin, held in Madrid, with some additional contributions, and should be required reading for anyone seeking insights into the overlap between geometry and physics.

Geometry and Physics: Volume II

A Festschrift in honour of Nigel Hitchin

Author: Andrew Dancer,Jørgen Ellegaard Andersen,Oscar García-Prada

Publisher: Oxford University Press

ISBN: 019252237X

Category: Mathematics

Page: 400

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Nigel Hitchin is one of the world's foremost figures in the fields of differential and algebraic geometry and their relations with mathematical physics, and he has been Savilian Professor of Geometry at Oxford since 1997. Geometry and Physics: A Festschrift in honour of Nigel Hitchin contain the proceedings of the conferences held in September 2016 in Aarhus, Oxford, and Madrid to mark Nigel Hitchin's 70th birthday, and to honour his far-reaching contributions to geometry and mathematical physics. These texts contain 29 articles by contributors to the conference and other distinguished mathematicians working in related areas, including three Fields Medallists. The articles cover a broad range of topics in differential, algebraic and symplectic geometry, and also in mathematical physics. These volumes will be of interest to researchers and graduate students in geometry and mathematical physics.


Author: Constance Reid,Hermann Weyl

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662286157

Category: Mathematics

Page: 290

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Kähler Differentials

Author: Ernst Kunz

Publisher: Vieweg+Teubner Verlag

ISBN: 9783528089733

Category: Mathematics

Page: 402

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This book is based on a lecture course that I gave at the University of Regensburg. The purpose of these lectures was to explain the role of Kähler differential forms in ring theory, to prepare the road for their application in algebraic geometry, and to lead up to some research problems. The text discusses almost exclusively local questions and is therefore written in the language of commutative alge bra. The translation into the language of algebraic geometry is easy for the reader who is familiar with sheaf theory and the theory of schemes. The principal goals of the monograph are: To display the information contained in the algebra of Kähler differential forms (de Rham algebra) of a commutative algebra, to int- duce and discuss "differential invariants" of algebras, and to prove theorems about algebras with "differential methods". The most important object we study is the module of Kähler differentials n~/R of an algebra SIR. Like the differentials of analysis, differential modules "linearize" problems, i.e. reduce questions about algebras (non-linear problems) to questions of linear algebra. We are mainly interested in algebras of finite type.

Differentialgeometrie, Topologie und Physik

Author: Mikio Nakahara

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662453002

Category: Science

Page: 597

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Differentialgeometrie und Topologie sind wichtige Werkzeuge für die Theoretische Physik. Insbesondere finden sie Anwendung in den Gebieten der Astrophysik, der Teilchen- und Festkörperphysik. Das vorliegende beliebte Buch, das nun erstmals ins Deutsche übersetzt wurde, ist eine ideale Einführung für Masterstudenten und Forscher im Bereich der theoretischen und mathematischen Physik. - Im ersten Kapitel bietet das Buch einen Überblick über die Pfadintegralmethode und Eichtheorien. - Kapitel 2 beschäftigt sich mit den mathematischen Grundlagen von Abbildungen, Vektorräumen und der Topologie. - Die folgenden Kapitel beschäftigen sich mit fortgeschritteneren Konzepten der Geometrie und Topologie und diskutieren auch deren Anwendungen im Bereich der Flüssigkristalle, bei suprafluidem Helium, in der ART und der bosonischen Stringtheorie. - Daran anschließend findet eine Zusammenführung von Geometrie und Topologie statt: es geht um Faserbündel, characteristische Klassen und Indextheoreme (u.a. in Anwendung auf die supersymmetrische Quantenmechanik). - Die letzten beiden Kapitel widmen sich der spannendsten Anwendung von Geometrie und Topologie in der modernen Physik, nämlich den Eichfeldtheorien und der Analyse der Polakov'schen bosonischen Stringtheorie aus einer gemetrischen Perspektive. Mikio Nakahara studierte an der Universität Kyoto und am King’s in London Physik sowie klassische und Quantengravitationstheorie. Heute ist er Physikprofessor an der Kinki-Universität in Osaka (Japan), wo er u. a. über topologische Quantencomputer forscht. Diese Buch entstand aus einer Vorlesung, die er während Forschungsaufenthalten an der University of Sussex und an der Helsinki University of Sussex gehalten hat.

Differentialgeometrie von Kurven und Flächen

Author: Manfredo P. do Carmo

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3322850722

Category: Technology & Engineering

Page: 263

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Inhalt: Kurven - Reguläre Flächen - Die Geometrie der Gauß-Abbildung - Die innere Geometrie von Flächen - Anhang

Maß und Kategorie

Author: J.C. Oxtoby

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 364296074X

Category: Mathematics

Page: 112

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Dieses Buch behandelt hauptsächlich zwei Themenkreise: Der Bairesche Kategorie-Satz als Hilfsmittel für Existenzbeweise sowie Die "Dualität" zwischen Maß und Kategorie. Die Kategorie-Methode wird durch viele typische Anwendungen erläutert; die Analogie, die zwischen Maß und Kategorie besteht, wird nach den verschiedensten Richtungen hin genauer untersucht. Hierzu findet der Leser eine kurze Einführung in die Grundlagen der metrischen Topologie; außerdem werden grundlegende Eigenschaften des Lebesgue schen Maßes hergeleitet. Es zeigt sich, daß die Lebesguesche Integrationstheorie für unsere Zwecke nicht erforderlich ist, sondern daß das Riemannsche Integral ausreicht. Weiter werden einige Begriffe aus der allgemeinen Maßtheorie und Topologie eingeführt; dies geschieht jedoch nicht nur der größeren Allgemeinheit wegen. Es erübrigt sich fast zu erwähnen, daß sich die Bezeichnung "Kategorie" stets auf "Bairesche Kategorie" be zieht; sie hat nichts zu tun mit dem in der homologischen Algebra verwendeten Begriff der Kategorie. Beim Leser werden lediglich grundlegende Kenntnisse aus der Analysis und eine gewisse Vertrautheit mit der Mengenlehre vorausgesetzt. Für die hier untersuchten Probleme bietet sich in natürlicher Weise die mengentheoretische Formulierung an. Das vorlie gende Buch ist als Einführung in dieses Gebiet der Analysis gedacht. Man könnte es als Ergänzung zur üblichen Grundvorlesung über reelle Analysis, als Grundlage für ein Se minar oder auch zum selbständigen Studium verwenden. Bei diesem Buch handelt es sich vorwiegend um eine zusammenfassende Darstellung; jedoch finden sich in ihm auch einige Verfeinerungen bekannter Resultate, namentlich Satz 15.6 und Aussage 20.4. Das Literaturverzeichnis erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Häufig werden Werke zitiert, die weitere Literaturangaben enthalten.


Author: Klaus Jänich

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3662107503

Category: Mathematics

Page: 277

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Die Vektoranalysis handelt, in klassischer Darstellung, von Vektorfeldern, den Operatoren Gradient, Divergenz und Rotation, von Linien-, Flächen- und Volumenintegralen und von den Integralsätzen von Gauß, Stokes und Green. In moderner Fassung ist es der Cartansche Kalkül mit dem Satz von Stokes. Das vorliegende Buch vertritt grundsätzlich die moderne Herangehensweise, geht aber auch sorgfältig auf die klassische Notation und Auffassung ein. Das Buch richtet sich an Mathematik- und Physikstudenten ab dem zweiten Studienjahr, die mit den Grundbegriffen der Differential- und Integralrechnung in einer und mehreren Variablen sowie der Topologie vertraut sind. Der sehr persönliche Stil des Autors und die aus anderen Büchern bereits bekannten Lernhilfen, wie: viele Figuren, mehr als 50 kommentierte Übungsaufgaben, über 100 Tests mit Antworten, machen auch diesen Text zum Selbststudium hervorragend geeignet.

Bernhard Riemann 1826–1866

Wendepunkte in der Auffassung der Mathematik

Author: Detlef Laugwitz

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3034889836

Category: Mathematics

Page: 348

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Das Riemannsche Integral lernen schon die Schüler kennen, die Theorien der reellen und der komplexen Funktionen bauen auf wichtigen Begriffsbildungen und Sätzen Riemanns auf, die Riemannsche Geometrie ist für Einsteins Gravitationstheorie und ihre Erweiterungen unentbehrlich, und in der Zahlentheorie ist die berühmte Riemannsche Vermutung noch immer offen. Riemann und sein um fünf Jahre jüngerer Freund Richard Dedekind sahen sich als Schüler von Gauss und Dirichlet. Um die Mitte des 19. Jahrhunderts leiteten sie den Übergang zur "modernen Mathematik" ein, der eine in Analysis und Geometrie, der andere in der Algebra mit der Hinwendung zu Mengen und Strukturen. Dieses Buch ist der erste Versuch, Riemanns wissenschaftliches Werk unter einem einheitlichen Gesichtspunkt zusammenzufassend darzustellen. Riemann gilt als einer der Philosophen unter den Mathematikern. Er stellte das Denken in Begriffen neben die zuvor vorherrschende algorithmische Auffassung von der Mathematik, welche die Gegenstände der Untersuchung, in Formeln und Figuren, in Termumformungen und regelhaften Konstruktionen als die allein legitimen Methoden sah. David Hilbert hat als Riemanns Grundsatz herausgestellt, die Beweise nicht durch Rechnung, sondern lediglich durch Gedanken zu zwingen. Hermann Weyl sah als das Prinzip Riemanns in Mathematik und Physik, "die Welt als das erkenntnistheoretische Motiv..., die Welt aus ihrem Verhalten im un- endlich kleinen zu verstehen."


Differentialformen in Analysis, Geometrie und Physik

Author: Ilka Agricola,Thomas Friedrich

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3834896721

Category: Mathematics

Page: 313

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Dieses Lehrbuch eignet sich als Fortsetzungskurs in Analysis nach den Grundvorlesungen im ersten Studienjahr. Die Vektoranalysis ist ein klassisches Teilgebiet der Mathematik mit vielfältigen Anwendungen, zum Beispiel in der Physik. Das Buch führt die Studierenden in die Welt der Differentialformen und Analysis auf Untermannigfaltigkeiten des Rn ein. Teile des Buches können auch sehr gut für Vorlesungen in Differentialgeometrie oder Mathematischer Physik verwendet werden. Der Text enthält viele ausführliche Beispiele mit vollständigem Lösungsweg, die zur Übung hilfreich sind. Zahlreiche Abbildungen veranschaulichen den Text. Am Ende jedes Kapitels befinden sich weitere Übungsaufgaben. In der ersten Auflage erschien das Buch unter dem Titel "Globale Analysis". Der Text wurde an vielen Stellen überarbeitet. Fast alle Bilder wurden neu erstellt. Inhaltliche Ergänzungen wurden u. a. in der Differentialgeometrie sowie der Elektrodynamik vorgenommen.

Moderne Physik

Author: Paul Allen Tipler,Ralph A. Llewellyn

Publisher: Oldenbourg Verlag

ISBN: 9783486582758

Category: Physics

Page: 963

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Immer mehr deutsche Hochschulen folgen dem amerikanischen Vorbild und bieten Einführungskurse zur Modernen Physik an. Diese Kurse vermitteln die spannenden Erkenntnisse der Physik der letzten 100 Jahre, die zu bahnbrechenden Veränderungen geführt haben. Das Standardwerk zu diesen Kursen ist "Modern Physics" von Paul A. Tipler, Autor des berühmten Werkes "Physik", und Ralph A. Llewellyn. Die Autoren zeigen, dass man ein tief gehendes Verständnis der Modernen Physik vermitteln kann, ohne einen schwerfälligen mathematischen Apparat bemühen zu müssen. Mit über 500 Abbildungen, Zitaten berühmter Physiker sowie mit ca. 700 sorgfältig ausgewählten Übungsaufgaben und über das Internet zugänglichen Ergänzungen wurde "Modern Physics" in den USA zu einem der beliebtesten Lehrbücher zu diesem Thema.


Kurven - Flächen - Mannigfaltigkeiten

Author: Wolfgang Kühnel

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3658006153

Category: Mathematics

Page: 284

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Dieses Buch ist eine Einführung in die Differentialgeometrie und ein passender Begleiter zum Differentialgeometrie-Modul (ein- und zweisemestrig). Zunächst geht es um die klassischen Aspekte wie die Geometrie von Kurven und Flächen, bevor dann höherdimensionale Flächen sowie abstrakte Mannigfaltigkeiten betrachtet werden. Die Nahtstelle ist dabei das zentrale Kapitel "Die innere Geometrie von Flächen". Dieses führt den Leser bis hin zu dem berühmten Satz von Gauß-Bonnet, der ein entscheidendes Bindeglied zwischen lokaler und globaler Geometrie darstellt. Die zweite Hälfte des Buches ist der Riemannschen Geometrie gewidmet. Den Abschluss bildet ein Kapitel über "Einstein-Räume", die eine große Bedeutung sowohl in der "Reinen Mathematik" als auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein haben. Es wird großer Wert auf Anschaulichkeit gelegt, was durch zahlreiche Abbildungen unterstützt wird. Bei der Neuauflage wurden einige zusätzliche Lösungen zu den Übungsaufgaben ergänzt.

Partielle Differentialgleichungen

Eine Einführung

Author: Walter A. Strauss

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 366312486X

Category: Mathematics

Page: 458

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Dieses Buch ist eine umfassende Einführung in die klassischen Lösungsmethoden partieller Differentialgleichungen. Es wendet sich an Leser mit Kenntnissen aus einem viersemestrigen Grundstudium der Mathematik (und Physik) und legt seinen Schwerpunkt auf die explizite Darstellung der Lösungen. Es ist deshalb besonders auch für Anwender (Physiker, Ingenieure) sowie für Nichtspezialisten, die die Methoden der mathematischen Physik kennenlernen wollen, interessant. Durch die große Anzahl von Beispielen und Übungsaufgaben eignet es sich gut zum Gebrauch neben Vorlesungen sowie zum Selbststudium.

Das Kontinuum

kritische Untersuchungen über die Grundlagen der Analysis

Author: Hermann Weyl

Publisher: N.A


Category: Mathematics

Page: 83

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