Differentialgeometrie: klassische Theorie in moderner Darstellung
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Heidelberg [u.a.]
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1994
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DIFFERENTIALGEOMETRIE
KLASSISCHE THEORIE
IN MODERNER DARSTELLUNG
AUS DEM AMERIKANISCHEN UEBERSETZT
UND BEARBEITET VON HUBERT GOLLEK
MIT 277 ABBILDUNGEN
SPEKTRUM AKADEMISCHER VERLAG HEIDELBERG YY BERLIN YY OXFORD
INHALT
1
. KURVEN IN DER EBENE 1
1.1 EUKLIDISCHE RAEUME 2
1.2 KURVEN IM R 4
1.3 DIE LAENGE EINER KURVE 6
1.4 VEKTORFELDER LAENGS KURVEN 9
1.5 DIE KRUEMMUNG VON EBENEN KURVEN 10
1.6 DER DREHWINKEL 13
1.7 DIE SEMIKUBISCHE PARABEL 14
1.8 AUFGABEN 15
2. STUDIUM VON EBENEN KURVEN MIT MATHEMATICA 17
2.1 DAS BERECHNEN DER KRUEMMUNG VON EBENEN KURVEN 20
2.2 DAS BERECHNEN DER LAENGE VON KURVEN 23
2.3 DAS FUELLEN VON KURVEN 24
2.4 BEISPIELE FUER KURVEN IM R
2
25
2.5 DAS ZEICHNEN VON STUECKWEISE DEFINIERTEN KURVEN 30
2.6 AUFGABEN 32
3. BERUEHMTE EBENE KURVEN 35
3.1 ZYKLOIDEN 35
3.2 DIE LEMNISKATEN VON BERNOULLI 37
T
XJI INHALT
3.3 KARDIOIDEN 39
3.4 DIE ZISSOIDE DES DIOKLES 40
3.5 DIE TRAKTRIX 44
3.6 KLOTHOIDEN 48
3.7 AUFGABEN 50
4. ANDERE METHODEN ZUR DARSTELLUNG EBENER KURVEN 53
4.1 IMPLIZIT DEFINIERTE KURVEN IM R
2
53
4.2 CASSINISCHE KURVEN 59
4.3 EBENE KURVEN IN POLARKOORDINATEN 61
4.4 AUFGABEN 66
5. NEUE KURVEN AUS ALTEN 69
5.1 EVOLUTEN 69
5.2 ITERIERTE EVOLUTEN 72
5.3 DIE EVOLUTE EINER TRAKTRIX IST EINE KETTENLINIE 74
5.4 EVOLVENTEN 74
5.5 TANGENTEN UND NORMALEN EBENER KURVEN 79
5.6 SCHMIEGKREISE VON EBENEN KURVEN 83
5.7 PARALLELKURVEN 87
5.8 FUSSPUNKTKURVEN 89
5.9 AUFGABEN 92
6. DAS BESTIMMEN EBENER KURVEN AUS IHRER KRUEMMUNG 95
6.1 EUKLIDISCHE BEWEGUNGEN 96
6.2 KURVEN UND EUKLIDISCHE BEWEGUNGEN 99
6.3 NATUERLICHE GLEICHUNGEN EBENER KURVEN 101
6.4 DAS ZEICHNEN EBENER KURVEN MIT VORGEGEBENER KRUEMMUNG 104
6.5 AUFGABEN 110
RAUMKURVEN 113
7.1 VORBEREITUNGEN 114
7.2 KRUEMMUNG UND WINDUNG VON KURVEN
DER GESCHWINDIGKEIT 1 IM R
3
115
7.3 KRUEMMUNG UND WINDUNG VON KURVEN
BELIEBIGER GESCHWINDIGKEIT IM R
3
118
7.4 DAS BERECHNEN VON KRUEMMUNG UND WINDUNG MIT MATHEMATICA 122
7.5 DIE SCHRAUBENLINIE UND IHRE VERALLGEMEINERUNGEN 127
7.6 DIE VIVIANISCHE KURVE 130
7.7 DER FUNDAMENTALSATZ FUER RAUMKURVEN 131
7.8 DAS ZEICHNEN VON RAUMKURVEN MIT VORGEGEBENER KRUEMMUNG 134
7.9 AUFGABEN 136
TUBEN UND KNOTEN 141
8.1 TUBEN UM KURVEN 141
8.2 TORUSKNOTEN 143
8.3 AUFGABEN 148
DIFFERENTIALRECHNUNG IM EUKLIDISCHEN RAUM 151
9.1 TANGENTIALVEKTOREN DES R 151
9.2 TANGENTIALVEKTOREN ALS RICHTUNGSABLEITUNGEN 153
9.3 TANGIERENDE ABBILDUNGEN 155
9.4 VEKTORFELDER AUF DEM R 159
9.5 ABLEITUNGEN VON VEKTORFELDERN AUF DEM R 162
9.6 KURVEN - NOCHMALS UEBERARBEITET 166
9.7 AUFGABEN 167
FLAECHEN IM EUKLIDISCHEN RAUM 169
10.1 KOORDINATENNETZE IM R 169
10.2 KOORDINATENNETZE IM R
3
177
XIV
10.3 DIE LOKALE GAUSSABBILDUNG 179
10.4 DIE DEFINITION EINER REGULAEREN FLAECHE IM R 180
10.5 TANGENTIALVEKTOREN REGULAERER FLAECHEN IM R 185
10.6 FLAECHENABBILDUNGEN 187
10.7 NIVEAUFLAECHEN IM R
3
189
10.8 AUFGABEN 192
11. BEISPIELE FUER FLAECHEN 193
11.1 DER GRAPH EINER FUNKTION VON ZWEI VERAENDERLICHEN 194
11.2 DAS ELLIPSOID 199
11.3 DAS STEREOGRAPHISCHE ELLIPSOID 200
11.4 TORI 201
11.5 DAS PARABOLOID 203
11.6 SCHNECKEN 205
11.7 KOORDINATENNETZE MIT SINGULARITAETEN 206
11.8 DAS DARSTELLEN VON IMPLIZIT GEGEBENEN FLAECHEN 208
11.9 AUFGABEN 208
12. NICHTORIENTIERBARE FLAECHEN 211
12.1 ORIENTIERBARKEIT VON FLAECHEN 211
12.2 DAS BESCHREIBEN VON NICHTORIENTIERBAREN FLAECHEN
DURCH IDENTIFIZIERUNGEN 216
12.3 DAS MOEBIUSBAND 218
12.4 DIE KLEINSCHE FLASCHE 220
12.5 REALISIERUNGEN DER REELLEN PROJEKTIVEN EBENE 222
12.6 DAS FAERBEN VON FLAECHEN IN MATHEMATICA 226
12.7 AUFGABEN 227
13. METRIKEN AUF FLAECHEN 229
13.1 ANSCHAULICHE VORSTELLUNGEN VOM ABSTAND AUF FLAECHEN 229
INHALT XY
13.2 ISOMETRIEN VON FLAECHEN 233
13.3 DER ANSCHAULICHE FLAECHENINHALTSBEGRIFF 236
13.4 PROGRAMME ZUM BERECHNEN VON METRIKEN UND
FLAECHENINHALTEN 238
13.5 BEISPIELE FUER METRIKEN 238
13.6 AUFGABEN 240
14. FLAECHEN IM DREIDIMENSIONALEN RAUM 243
14.1 DIE WEINGARTENABBILDUNG 244
14.2 DIE NORMALKRUEMMUNG 246
14.3 DAS BERECHNEN DER WEINGARTENABBILDUNG 250
14.4 DIE EIGENWERTE DER WEINGARTENABBILDUNG 253
14.5 DIE GAUSSSCHE UND DIE MITTLERE KRUEMMUNG 255
14.6 DIE DREI FUNDAMENTALFORMEN 261
14.7 BEISPIELE HANDSCHRIFTLICHER KRUEMMUNGSBERECHNUNGEN 262
14.8 DIE KRUEMMUNG VON IMPLIZIT DEFINIERTEN FLAECHEN 266
14.9 AUFGABEN 272
15. FLAECHEN IM DREIDIMENSIONALEN RAUM
MIT MATHEMATICA 273
15.1 PROGRAMME ZUM BERECHNEN DER WEINGARTENABBILDUNG
UND DER KRUEMMUNG 273
15.2 BEISPIELE ZUR KRUEMMUNGSBERECHNUNG MIT MATHEMATICA 276
15.3 DIE GAUSSABBILDUNG MIT MATHEMATICA 283
15.4 AUFGABEN 288
16. ASYMPTOTENLINIEN AUF FLAECHEN 291
16.1 ASYMPTOTISCHE KURVEN 292
16.2 BEISPIELE FUER ASYMPTOTISCHE KURVEN 295
16.3 DAS ERMITTELN ASYMPTOTISCHER KURVEN MIT MATHEMATICA 299
XVJ INHALT
16.4 AUFGABEN 302
17. REGELFLAECHEN 305
17.1 BEISPIELE FUER REGELFLAECHEN 306
17.2 TORSEN 312
17.3 NICHTZYLINDRISCHE REGELFLAECHEN 316
17.4 BEISPIELE FUER KEHLLINIEN NICHTZYLINDRISCHER REGELFLAECHEN 319
17.5 EIN PROGRAMM FUER REGELFLAECHEN 320
17.6 DIE NORMALEN- UND DIE BINORMALENFLAECHE 322
17.7 AUFGABEN 324
18. ROTATIONSFLAECHEN 327
18.1 HAUPTKRUEMMUNGSLINIEN 328
18.2 DIE KRUEMMUNG EINER ROTATIONSFLAECHE 331
18.3 DAS ERZEUGEN VON ROTATIONSFLAECHEN MIT MATHEMATICA 334
18.4 DAS KATENOID 335
18.5 DAS ROTATIONSHYPERBOLOID 338
18.6 ROTATIONSFLAECHEN VON KURVEN MIT VORGEGEBENER KRUEMMUNG 339
18.7 AUFGABEN 340
19. FLAECHEN KONSTANTER GAUSSSCHER KRUEMMUNG 343
19.1 DAS ELLIPTISCHE INTEGRAL ZWEITER ART 343
19.2 ROTATIONSFLAECHEN KONSTANTER POSITIVER KRUEMMUNG 344
19.3 ROTATIONSFLAECHEN KONSTANTER NEGATIVER KRUEMMUNG 347
19.4 DIE KUENSCHE FLAECHE 351
19.5 AUFGABEN 353
20. INNERE GEOMETRIE DER FLAECHEN 355
20.1 FORMELN FUER DIE GAUSSSCHE KRUEMMUNG 356
20.2 DAS GAUSSSCHE THEOREMA EGREGIUM 361
INHALT
XVII
20.3 DIE CHRISTOFFELSYMBOLE 363
20.4 DIE MAINARDI-CODAZZI-GLEICHUNGEN 366
20.5 DIE GEODAETISCHE KRUEMMUNG 368
20.6 AUFGABEN 372
21
. HAUPTKRUMMUNGSLINIEN UND NABELPUNKTE 373
21.1 DIE DIFFERENTIALGLEICHUNG DER HAUPTKRUMMUNGSLINIEN 374
21.2 NABELPUNKTE 376
21.3 DREIFACH ORTHOGONALE FLAECHENSYSTEME 380
21.4 ELLIPTISCHE KOORDINATEN 386
21.5 PARABOLISCHE KOORDINATEN 391
21.6 AUFGABEN 393
22. MINIMALFLAECHEN 1 395
22.1 VARIATION IN NORMALENRICHTUNG 395
22.2 BEISPIELE FUER MINIMALFLAECHEN 398
22.3 DIE GAUSSABBILDUNG EINER MINIMALFLAECHE 408
22.4 AUFGABEN 410
23. MINIMALFLAECHEN II 413
23.1 ISOTHERME KOORDINATEN 413
23.2 MINIMALFLAECHEN UND KOMPLEXE FUNKTIONENTHEORIE 414
23.3 DAS BESTIMMEN KONJUGIERTER MINIMALFLAECHEN 420
23.4 DIE ENNEPERFLAECHE VOM GRAD N 427
23.5 DIE WEIERSTRASSDARSTELLUNG 430
23.6 WEIERSTRASSSCHE KOORDINATENNETZE MIT MATHEMATICA 433
23.7 BEISPIELE WEIERSTRASSSCHER KOORDINATENNETZE 434
23.8 AUFGABEN 436
I
XVIII INHALT
24. KONSTRUKTION VON FLAECHEN 439
24.1 PARALLELFLAECHEN 439
24.2 DIE WEINGARTENABBILDUNG EINER PARALLELFLAECHE 442
24.3 FUSSPUNKTFLAECHEN 445
24.4 VERALLGEMEINERTE WENDELFLAECHEN 446
24.5 GETWISTETE FLAECHEN 452
24.6 AUFGABEN 455
25. DIFFERENZIERBARE MANNIGFALTIGKEITEN 457
25.1 DIE DEFINITION DER DIFFERENZIERBAREN MANNIGFALTIGKEIT 458
25.2 DIFFERENZIERBARE FUNKTIONEN AUF
DIFFERENZIERBAREN MANNIGFALTIGKEITEN 462
25.3 TANGENTIALVEKTOREN DIFFERENZIERBARER MANNIGFALTIGKEITEN 468
25.4 INDUZIERTE ABBILDUNGEN 476
25.5 VEKTORFELDER AUF DIFFERENZIERBAREN MANNIGFALTIGKEITEN 481
25.6 TENSORFELDER AUF DIFFERENZIERBAREN MANNIGFALTIGKEITEN 485
25.7 AUFGABEN 488
26. RIEMANNSCHE MANNIGFALTIGKEITEN 491
26.1 KOVARIANTE ABLEITUNGEN 491
26.2 INDEFINITE RIEMANNSCHE METRIKEN 497
26.3 DIE KLASSISCHE BESCHREIBUNG VON METRIKEN 501
27. ABSTRAKTE FLAECHEN 507
27.1 DIE METRIK ABSTRAKTER FLAECHEN 508
27.2 BEISPIELE ABSTRAKTER FLAECHEN 511
27.3 DAS BERECHNEN DER KRUEMMUNG VON METRIKEN
ABSTRAKTER FLAECHEN 513
27.4 ORIENTIERBARKEIT EINER ABSTRAKTEN FLAECHE 515
27.5 DIE GEODAETISCHE KRUEMMUNG IN ABSTRAKTEN FLAECHEN 515
INHALT XJX
27.6 AUFGABEN 516
28. GEODAETISCHE AUF FLAECHEN 519
28.1 DIE GLEICHUNG DER GEODAETISCHEN 519
28.2 CLAIRAUTSCHE KOORDINATENNETZE 521
28.3 BEISPIELE FUER CLAIRAUTSCHE KOORDINATENNETZE 525
28.4 NUMERISCHES BESTIMMEN VON GEODAETISCHEN MIT MATHEMATICA 527
28.5 AUFGABEN 531
ANHANG 533
A.1 ALLGEMEINE PROGRAMME 533
A.2 EBENE KURVEN 563
A.3 RAUMKURVEN 575
A.4 FLAECHEN 578
A.5 METRIKEN 590
A.6 MATHEMATICA FUER ACROSPIN 593
LITERATURVERZEICHNIS 597
SACHVERZEICHNIS
61
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Inhaltsverzeichnis
Paper/Kapitel scannen lassen
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Teilbibliothek Mathematik & Informatik
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0104 MAT 530f 2001 A 36577
Lageplan |
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Exemplar 1 | Nicht ausleihbar Am Standort |
Handapparate (nicht verfügbar)
Signatur: |
0291 A.5.B.28
Lageplan |
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Exemplar 1 | Dauerhaft ausgeliehen Ausgeliehen |
Teilbibliothek Chemie
Signatur: |
0302 MAT 530f 1994 A 8656
Lageplan |
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Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |
Teilbibliothek Chemie, Lehrbuchsammlung
Signatur: |
0303 MAT 530 L 2677
Lageplan |
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Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 2 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 3 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 4 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 5 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 6 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 7 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 8 | Ausleihbar Am Standort |
Exemplar 9 | Ausleihbar Am Standort |