http://www.math.pku.edu.cn/students/1901210073/TA/geometry20/ 是一个可长期留存的网站备份。
我们打算用周三一次课的时间,简明扼要地讨论莫比乌斯几何。这个任务,往年都是用两次课4课时来完成。现在我略去一些主干以外的内容(例如,三维空间的反演,例如某些动画演示),同时也请大家付出一些特别的努力,才有可能在周三的两课时内作一个相对完整的讨论。计划如下:
详情请看预习文档:20第16周预习安排.pdf。
(补发于 2021/1/7)
各位同学,本周是教学周的最后一周,作业不用交。不用交。有疑问的话,可以在今天周三晚的习题课上讨论。
此外,期末考试时间定在2021年1月22日,上午8:30-10:30,地点是二教203。
(补发于 2021/1/7)
今晚习题课播放的视频直接转载于这个链接,但大家需要点进以下的视频链接 1(需在校园网下观看)或视频链接 2(任何网络环境均可观看)来观看或下载。
原作者 CodeParade 将视频中的所有动画展示的源码以及可执行程序文件上传到了他的 GitHub。此外也可以在此处下载可执行程序的压缩包。
对视频中的计数问题感兴趣的同学,可以看看这篇文章:A. Bashelor et al, Enumerative Algebraic Geometry of Conics.
由志愿者(富润一、詹可尧两位同学)记录的几何笔记会在微信群和北大网盘链接(访问密码:keC2)中持续更新。
从我课上的证明,并不能清楚地看出与“结合律”的必然关系。而Hilbert 的考察思路,其实是更具体的“直尺构图”来把射影平面“算术化”,也就是用作图来构造两个数量的+和×,而这个构造的交换律(或者说域公理)就依赖于一些 coindidence theorem 如笛沙格定理、帕普斯定理。
关于Desargues定理、Pappus定理与直尺构图-射影几何算术化-域公理的超纲讨论,见 Stillwell 的 Four Pillars of Geometry 一书。
周五12.18预习提示:
请大家在周五课前,先预习尤承业老师书154-158页 254-258页,
由于进度原因,以及我的进一步考虑和优化,接下来5次课的主题安排,相对于原来发的进度表,有一点微调,大体如下:
第15次课,11.18周三,会讲矩阵群及其子群,以及二阶、三阶正交矩阵的特征、分类。
当晚习题课(第8次),会讲如何求特征值、特征向量,并由此研究平面仿射变换、空间等距变换。
第16次课,11.20周五,讲解析几何的核心问题和思想方法,其中一个重点是空间平面和直线的描述、彼此关系。由于时间原因,后面这个主题未必会详细讲,建议自己看书为主。有时间可以对照一下尤承业老师课本的这一部分讲法。
第17次课,11.25周三,讲坐标变换和二次曲线的分类。对应到矩阵的“正交相似”关系。
当晚习题课(第9次),会讲二次曲面的平面截线类型,以及所谓“仿射齐性曲线”。
第18次课,11.27周五,讲二次曲线的“仿射”分类,对应于矩阵的“相合”关系。进一步讲二次曲面的分类思路。(最后这个主题,仍然不会详细讲,只讨论最关键情形以及核心思想方法。)
第19次课,12.2周三,讲仿射变换的初步分类(对应于矩阵的“相似”关系)和几何直观。会粗略讲讲圆锥截线的故事、几何直观和结论。
当晚习题课(第10次),讲二次曲线的的仿射性质和欧氏(等距)性质。
从第20次课(12.4周五)开始,我们将进入“射影几何”这一章的学习。而12月5日周六是我们预定的期中考试日期,不要忘记。
各位同学,今天和接下来这周的自主学习内容,要求如下:
各位同学,明天及周五,我们将学习仿射变换诱导的线性变换,及其具体的矩阵表示。从这里开始,我们将由几何变换群,联系到矩阵群。这一周需要大家自主学习的内容是:
这些不要求在明天课前完成,但希望在周五课前能大体阅读和思考过。
(补发于2020/11/13)
各位同学,下周三之前,本周末,请大家做以下的预习工作:
(补发于2020/11/3)
各位同学,请在周五上课之前,预习王长平老师“几何学讲义”的以下部分: 第1.3节,图形的对称群
预习中,有以下小小的提示和学习任务:
以上的正十二面体群,指的是其对称群,也就是有多少个空间等距变换,保持它不变。
平时成绩查询页面已建设完成,请在网页导航栏中查看。
根据马老师制定的教学计划,本学期共计十一次作业。再次提醒平时成绩是取最好的十次作业成绩。
各位同学,上面是这学期几何学课的完整进度表,包括了前8次课(和所有习题课)的概要,供大家自学和整理方便使用。当然还可能看情况有微调。请注意期中考试时间放得较迟,在12月初,而且要占用一个周六上午的时间。
各位同学,本周将进入王长平讲义中第二章的学习,主题会是平面和空间等距变换。请预习讲义第二章1-10页。
选做题,没说规则的话,就是自己想做就做,不做也可以。
不过,选做题做得较多、较好的同学,助教会有记录。期末我会根据这个(以及其它表现,尤其是习题课积极贡献程度),给一些奖励。
各位同学:在周三的课前,请大家自学以下内容。
王长平几何学讲义第1章第2节,第17-23页,包括:
第2.2节“向量的外积”,
第2.3节“向量的体积”(在尤承业书中称为“混合积”,会是我们的正式名称)。
也请大家留意作业中提到的阅读材料,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)。此书电子版见资料下载一栏。这本书的论述很有启发性,可以让你知其然并知其所以然。
项武义还写过另外一本书,题目好像是《基础几何学》,写法与上面的《古典几何学》不同。在这本《基础几何学》中,他更偏重代数,或者说,为几何量(几何关系)寻找精简、方便的代数形式。
于是他花了很大力气,进行推导,证明了内积的“几何定义”可以推出其“双线性”性质。王长平老师讲义和尤承业老师书中,也都专门论证了这件事。
进一步,对于外积,由它的“几何定义”,如何推出它也有“双线性”呢?读书时,这里需要下一点功夫,仔细推敲,看看证明的逻辑是否严密。
勃格莱洛夫公理体系的文档以及希尔伯特《几何基础》一书已上传至资料下载页面。
各位同学,本周我们将进入向量代数的学习,主要参考王长平老师《几何学》讲义第一章,请看PDF文档上的1-17页,是本周预定的阅读和学习范围。
外积、混合积以及球面几何上的应用,是下周内容。
大家在自学这一部分(向量及其加法、数乘运算,内积)时,请带着以下问题思考:
请大家留意我周末发布的自学提示。同时,提醒:明天我们将讨论《几何原本》中的第五公设的地位,也就是有关平行公理和“三角形内角和等于180度”这些性质的真理性和关联。
因此,请大家明天上课前,花一点时间,做以下这件事:
把几何原本第一卷的命题21-47大致浏览一遍,想想中间的逻辑链。我上面的文档中,只列出了比较相关、不繁琐的一部分,可以只看这些,寻求中间的线索。
一个特别的问题是:第五公设与它的逆命题等价吗? 这是上次课遗留的一个好问题。
第一周习题课文档已上传至资料下载页面。
第3次课(9月30日)前的学习任务:
一,读书自学:
二,笔记分享:
如果你读书有什么心得,欢迎用如下形式分享:
从以下三个角度之一说说,或三者兼有,不拘长短,但请简明扼要,引用请注明出处,并留下自己名字,发在课程微信群中。
王老师的讲义,一直没有来得及编辑完善,这里的第一章图片,曾经有一些同学帮助画了图,后面各章因为我的懈怠,一直没有补充完成图片。这就是现状。——一点好处:根据课上讲授或自己想象来补图,其实理解更深。
几何学2020秋-信息.pdf
各位,以上是我进一步更新后的课程信息,更正了以前的笔误,精简了一些文字,明确了北大教学网上可以回看课堂录像(一般是大课的当晚会由系统生成+上传),第二天可见。
因疫情不能到校的同学,可借助课堂录像补上学习;
因课冲突不能来习题课的同学,可以加郝天泽助教为好友,进入一个单独的小群,提供支持。
几何学2020秋-信息(new)
以上是本学期的课程信息,请下载备查。
不能正常参加习题课的同学,例如冲突选课,或是本人不在学校的,请私下联系郝天泽助教,微信上添加郝天泽助教为好友,并且详细说明一下自己的情况,方便我们安排,谢谢!
欧几里得几何原本-初始命题
各位同学,这是今天晚上习题课讨论的下半场材料,几何原本的开头部分。你们可以在习题课之前有空时,自己研究一下,看看从几条公设出发,如何证明命题1-20?
提醒:如果你觉得,严格证明命题20,需要更多的公理或依据,请补充说明你认为合理的思路。
各位同学请注意:上课教室从本周五25日第二次课起,改到理教206(二楼同一位置)。后天早上不要走错教室哈!
请大家结合成 4 人小组,便于习题课讨论。小组成员需在同一个习题课教室里。
详细的课程信息现已发布。
欢迎选修马翔老师的几何学课程。