几何学 Geometry

本页面已迁移至数院服务器,即日起仅作为存档。感谢大家一学期的付出以及对我们助教工作的支持。

某助教 发布于 2019.12.13

本网站将于2019年几何学课程结束后迁移至数院服务器上作为备份留存。届时,资料下载、课程信息、联系助教、查询平时成绩等内容将不再保留。请知晓。

目前的网站链接 https://geometry19.xitike.club 在短期(指2021年以前)内仍然可用,但只要数院不倒闭(笑),

http://www.math.pku.edu.cn/students/1901210073/
TA/geometry19/

将会是一个长期有效的链接。

通知栏

期末考试通知 NEW

根据可靠消息,本课程期末考试时间更改为2020年1月5日上午8:30-11:0010:30,地点在二教102。

马老师 修改于 2020.1.3 NEW

以下说明几何学课的期末安排。

1月3日周五上午9-11点,是我的最后一次答疑,地点还是我办公室,理科一号楼1474。

1月5日周日上午8:30-11:008:30-10:30,期末考试。地点在二教102。当天我有事不能来。委托王立中教务郝贞老师和几位助教监考。

1.12周日-1.13周一改卷。之后很快出分。

祝各位同学,学习和考试顺利,圣诞和新年快乐!

马老师 发布于 2019.12.15

2019年12月18日周三,20日周五,莫比乌斯(Moebius)几何第一、第二课预习内容:

1. 本周会陆续在微信大群中发布“维度-数学漫步”的视频链接,包括“球极投影”“复数”“证明(球极投影的)保圆性”等几个视频,请留意在课前观看。

2. 18日周三,讲平面和空间的反演变换,以及它们生成的莫比乌斯变换群(又叫共形变换群、反演变换群)。
王老师讲义上对应部分是:第6章第1-2页,定义1.3之前;第5页定义1.5到整个第6页。

强调以下要点:增广平面(又叫扩充复平面)的构造;反演(莫比乌斯变换)的保圆性、保角性;球面到平面的球极投影。

3. 请在周三前,预习上面讲义的对应内容,并考虑以下问题:
如果在平面上固定一个直角坐标系,考虑:

  1. 以原点 \(O\) 为中心的同心圆族以及过 \(O\) 的直线族,在反演之后(反演中心在 \((4,0)\) ,反演半径为 \(4\) ),会变成什么样子?
  2. 分别与 \(x\) 轴和 \(y\) 轴平行的直线族,在同一个反演下,又会变成什么样子?

4. 18日周三晚本周习题课上,会讨论:
在莫比乌斯变换下,一对圆的相互位置关系有什么可能性、能否变成特别简单的标准情形。
为此,需要讨论关于圆 \(\Gamma\)“反演对称”的两点,如何用“纯莫比乌斯”的方式来刻画。
此外,例题和作业中还会涉及反演的一些漂亮应用。

5. 20日周五,讲扩充复平面上的复坐标,莫比乌斯变换的代数表示--复分式线性变换,还有复交比。
王老师讲义上对应部分是:第6章第2页定义1.3到第5页定理1.7,以及第7-8页的第2节“复交比”。

讨论以下要点:圆和直线的统一性,复交比,复分式线性变换群(三点决定,初步分类)。

6. 请在周五前,预习以上讲义内容,并想想以下问题:
复分式线性变换 \(z\mapsto f(z)=(az+b)/(cz+d)\) 全体,是否构成一个群?它是交换群吗?
两个变换的复合,以及一个变换的逆变换,你能找出对应公式吗?
它里面有一些简单的单参数子群吗?有没有办法画出它的作用效果并可视化?

7. 参考读物。李忠《双曲几何》第一章。

8. 最后一周(下一周,25日)的习题课,会继续讨论复分式线性变换的分类,并涉及线性代数中对线性变换的分类问题与核心结果。

9. 最后一周,不需要再交作业。会发还本周三18日上交的作业。

10. 以上内容都要求掌握。而最后一周的“双曲几何”,不在期末考试范围内。

解释一下,双曲几何,看作是莫比乌斯几何的子几何。它是特殊的莫比乌斯变换群(保持一个圆盘,或保持一个半平面不变)下的几何。所以属于本章内容,并给出了原来学期初有关平行公理问题的一个最终答案。不过,这最后一周的内容,不在期末考试范围内。(但分式线性变换、复交比的内容,是初等而基本的,需要掌握。)

马老师 发布于 2019.12.14

维度-数学漫步系列视频中的一部,讲“球极投影”,最后部分有非常精彩的“变换”和“圆族”的图像,与我们下一周的主题Moebius 几何、保圆的几何密切相关,欢迎大家点击欣赏。

某助教 发布于 2019.12.13

第十一次作业已经随着第十四周习题课文档一同于2019年12月13日下午发布,请同学们在2019年12月18日习题课上交本次的作业。

某助教 发布于 2019.12.6

第十次作业已经随着第十三周习题课文档一同于2019年12月6日发布,请同学们在2019年12月11日习题课上交本次的作业。

某助教 发布于 2019.11.29

第九次作业已经随着第十二周习题课文档一同发布,请同学们在2019年12月4日习题课上交本次的作业。(作业的网站版本里出现的所有日期错误均已修正)

注:第十一周习题课文档是期中讲评的PPT。

马老师 发布于 2019.11.24

推荐一本书,英文的,The Four Pillars of Geometry,作者是John Stillwell。第五章、第六章这两章是关于射影几何的。

这周没作业,大家正好有空可以看看。其中第6章讲Desargues定理与Pappus定理的代数含义,极为精妙噢。

某助教 补发于 2019.12.14

https://www.acfun.cn/v/ac14116246_3

数学的故事 第三集-空间的边界

某助教 发布于 2019.11.22

本周无作业,所以放一首《好日子》庆祝一下。

某助教 发布于 2019.11.15

第八次作业已经随着第十周习题课文档一同于2019年11月15日晚上发布,请同学们在2019年11月20日习题课上交本次的作业。

马老师 更新于 2019.11.13

各位同学,本学期期中考试安排如下:

时间: 11月16日周六,上午9-11点 8:30-10:30。120分钟

地点: 理教303

范围: 前半学期的以下章节(主题),包括以下知识点

不涉及二次曲面分类、几何公理体系。

这里是参考试卷(文件于2019年11月17日过期)

某助教 发布于 2019.11.8

第七次作业已经随着第九周习题课文档一同于2019年11月8日下午发布,请同学们在2019年11月13日习题课上交本次的作业。

某助教 发布于 2019.11.1

第六次作业已经随着第八周习题课文档一同于2019年11月1日晚上发布,请同学们在2019年11月6日习题课上交本次的作业。

马老师 发布于 2019.10.28

2019几何学教学进度-期中修正

以上是我根据目前进度,调整过后的新进度表,其实大体没变。

期中考试,考到其中11.13日主题,即包括有关图形仿射不变性和不变量的内容。这涵盖了王老师讲义上前三章的绝大部分内容。

不含二次曲面,也不含前三次课上有关几何基础的讨论。球几何在考试范围内,不过只限于我们课上讨论的内容。

马老师 发布于 2019.10.28

各位同学,周五的课就要开始讲解析几何,持续约三周,主要是线、面方程,如何取坐标/参数,如何求解及消参数。

其实我这方面不会讲太多,重点还是坐标变换和二次曲线分类。

周五课前,不妨抽空看看王老师讲义,或者尤承业老师的书上相关部分。课上只会提纲挈领地讨论。

周三课上,讲:知道了一个仿射变换的矩阵表示以后,如何理解其几何特点。会介绍正交矩阵和特征向量(特征值)。

某助教 发布于 2019.10.26

第五次作业已经随着第七周习题课文档一同于2019年10月25日晚上发布,请同学们在2019年10月30日习题课上交本次的作业。

马老师 发布于 2019.10.20

各位同学,接下来这周的两次课,主题是“仿射变换”(仿射几何)。请有空的同学提前看一遍王长平老师讲义中的第二章第2节和第3节,包括2.1小节“仿射变换诱导的线性变换”,2.2小节“仿射变换的不变量”,第3节的“仿射变换和等距变换的坐标表示”。

在周三和周五课前的预习中,不妨带着以下问题去琢磨:

1. 知道了仿射变换的定义之后,你能写出一些仿射变换的具体例子吗?类似等距变换的分类定理中那样,有比较明确的描述和类型。

2. 仿射变换相比等距变换,不变性要少,那你能想到多少“仿射不变性”?除开讲义中列举的,你还能想到什么吗?

3. 仿射变换比等距变换多,对应的群更大,有更多自由度。那到底它有多大的变形余地呢?平面仿射变换群有几个自由度呢?

(补发于2019.10.24)

某助教 发布于 2019.10.18

第四次作业已经随着第六周习题课文档一同于2019年10月18日晚上发布,请同学们在2019年10月23日习题课上交本次的作业。

另外,请大家填写一下微信群中的课程问卷。

某助教 发布于 2019.10.12

第三次作业已经随着第五周习题课文档一同于2019年10月11日晚上发布,请同学们在2019年10月16日习题课上交本次的作业。

此外,马老师在本周三(2019年10月9日)课上提到的书《证明与反驳——数学发现的逻辑》现已上传于资料下载页面。

马老师 发布于 2019.10.9

周五课前,请大家想想以下问题:

在平面上保持两点距离不变的变换,中学介绍过平移、旋转、反射三种。请问:

1. 还有其它类型的“保距”变换吗?

2. 假如变换保持平面的定向不变,也就是沿着圆周的顺时针方向依然变成顺时针的箭头方向,这样的变换只有平移和旋转吗?

3. 怎么证明你的结论?

4. 评价一下你自己的方法。特别的,你的方法能用到三维空间情形吗?

以后不定期会有这样的预习问题,请大家抽空思考一下,可能比先看书看讲义更有帮助。

某助教 发布于 2019.9.28

第二次作业已于2019年9月27日下午发布,请在2019年10月9日习题课上交。祝各位同学国庆快乐!

第三周习题课文档已发布,并存档于资料下载页面。

马老师 发布于 2019.9.22

各位同学,本周第一次作业,有些同学做了选做题,而且写了电子文档。对于这部分同学,可以选择把自己的文档电子版,用电子信箱发给助教,不必打印出来。最好不是用微信,因为微信文档在一周后会失效,不便保存、查找。

马老师 发布于 2019.9.21

第三周预习建议(最好在9.25周三习题课之前完成):

(1)浏览:王长平讲义第一章,直到其2.3节(也就是1-22页).

(2)很好的补充阅读:项武义《古典几何学》第三章第一节“空间结构的代数化——向量及其运算”(56-61页)。此书电子版见微信群。

关于向量代数,尤其是向量加法、数乘和内积(数量积),大家在中学已经学过,再学可能会感到比较平淡。所以我特意设计了一点问题,请大家思考。

1. 读王长平老师讲义时,有人可能觉得不够严格/细致,例如用平移来定义向量的“相等”,他会担心“平移”这个词(概念)不够严格、清晰。另一方面,可能有人觉得不必那么麻烦,比如,向量加法的交换律和结合律,难道不是显然的吗?--“由向量加法的三角形法则,运算只与起点和终点有关,那中间怎么交换次序都无所谓呀。”对这两个看法,你怎么想?

2. 很多人心目中的三维欧氏空间,就等价于一个带有直角坐标系的三维空间,其中每个点对应到一个三元数组,而距离和角度等,就用熟悉的公式来规定。这种视角,我姑且命名为“模型化”。我把欧几里得和希尔伯特分别用公理体系给的描述,叫作“几何公理化”,而把王长平讲义中的架构,称作“代数公理化”。你能说说看,这三种理解方式之间,有什么联系吗?

某助教 发布于 2019.9.20

导航栏新增了作业页面,用于存放课程作业。作业有网页版及PDF两种格式。请知晓。

第一次作业已于2019年9月20日晚上发布,请在2019年9月25日习题课上交。

某助教 发布于 2019.9.20

第二周习题课文档已发布,并存档于资料下载页面。

马老师 发布于 2019.9.11

各位,下周三上课前,请做以下事情:

1. 请读文档欧几里得几何原本-初始命题,了解其中的公设、公理和1-48号命题,想想你会如何按此顺序完成证明。

2. 独立思考过后,再自主阅读课程网站和微信群中分享的《几何原本》第一卷,了解它的公设、公理和1-48号命题证明过程。

你觉得他的证明严密吗?你有什么疑问、批评或想法?

可以在群里分享。

某助教 发布于 2019.9.11

欢迎选择马翔老师的《几何学》课程。以下是一些重要的课程信息,存档于课程信息页面。

关于成绩评定:最终成绩由平时作业(10%)、期中(30%)和期末(60%)构成。

关于平时作业:通常马老师会在每周五于微信群中发布当周作业。助教在下周三的习题课上收取,同时发放上周的作业。

关于答疑:马老师的办公室在理科一号楼1474W,答疑时间为每周五的下午2-3点。

某助教 发布于 2019.9.5

第一周(9月11日)暂时不上习题课。

中秋节(9月13日)全校放假,不上课。