微分几何
《微分几何》知识点总结
《微分几何》知识点总结微分几何是数学中的一个分支，研究曲线和曲面的性质以及它们在高维空间中的表示。
它是数学分析和线性代数的交叉学科，主要涉及曲线和曲面的切空间、法线、曲率等几何性质的研究。
以下是对微分几何的一些基本知识点的总结。
1.切空间与切向量：切空间是对于一个点p而言，在该点附近的曲线的切向量的集合。
切向量是一种表示一个点的切线方向的矢量。
切空间的维度等于曲线或曲面的维度。
2.微分映射与微分：微分映射描述了曲线或曲面上点的变化率。
微分是描述切向量与其他向量之间的关系，是对于曲线或曲面上点的局部线性化。
3.曲面的参数化表示：曲面可以通过参数化函数来表示，其中一个常见的参数化函数是二维平面上的参数化函数x(u,v)=(x1(u,v),x2(u,v),x3(u,v))，其中u和v是参数。
4. 第一基本形式与长度：第一基本形式描述了曲面上的度量，它是通过内积定义的度量张量。
长度可以通过第一基本形式来计算，即√(Edu^2+2Fdudv+Gdv^2)，其中E、F和G是第一基本形式的系数。
5.曲面的法向量与法曲率：曲面上的法向量是与曲面上任意切向量垂直的矢量。
法曲率描述了曲面上曲线的曲率，是切向量在法向量方向上的投影。
6.主曲率与高斯曲率：主曲率是曲面上曲线在不同方向上的最大和最小曲率，对应于最大和最小的法曲率。
高斯曲率是主曲率的乘积。
7.曲率线与嵌入曲面：曲率线是在曲面上沿着特定方向行进时曲率不变的曲线。
嵌入曲面是指将低维曲面嵌入到高维空间中的曲面。
8.流形与切丛：流形是一种具有光滑结构的空间，可以在局部上与欧几里得空间同胚。
切丛是与流形上的每一个点相关联的切空间的集合。
9.李群与李代数：李群是一种具有群结构和光滑结构的空间。
李代数是与李群相关联的矢量空间，描述了群元素之间的光滑变化。
10.黎曼度量与黎曼流形：黎曼度量是一种定义在流形上的度量，用于描述流形上的内积关系。
黎曼流形是一个具有黎曼度量的流形。
数学分支之八：微分几何
数学分支之八：微分几何数学分支之八：微分几何微分几何学是运用数学分析的理论研究曲线或曲面在它一点邻域的性质，换句话说，微分几何是研究一般的曲线和曲面在“小范围”上的性质的数学分支学科。
微分几何学的产生和发展是和数学分析密切相连的。
在这方面第一个做出贡献的是瑞士数学家欧拉。
1736年他首先引进了平面曲线的内在坐标这一概念，即以曲线弧长这一几何量作为曲线上点的坐标，从而开始了曲线的内在几何的研究。
1827年，高斯发表了《关于曲面的一般研究》的著作，这在微分几何的历史上有重大的意义，它的理论奠定了现代形式曲面论的基础。
微分几何发展经历了150年之后，高斯抓住了微分几何中最重要的概念和带根本性的内容，建立了曲面的内在几何学。
其主要思想是强调了曲面上只依赖于第一基本形式的一些性质，例如曲面上曲面的长度、两条曲线的夹角、曲面上的一区域的面积、测地线、测地线曲率和总曲率等等。
他的理论奠定了近代形式曲面论的基础。
9.代数几何现代数学的一个重要分支学科。
它的基本研究对象是在任意维数的（仿射或射影）空间中，由若干个代数方程的公共零点所构成的集合的几何特性。
这样的集合通常叫做代数簇，而这些方程叫做这个代数簇的定义方程组。
空间的概念对我们来说是熟悉的，我们生活的空间是包含在上下、前后、左右之中的。
如果需要描述我们所处的空间中的某一位置，就需要用三个方向来表示，这个意思也就是说空间是“三维”的。
在数学中经常用到“空间”这个概念，它指的范围很广，一般指某种对象（现象、状况、图形、函数等）的任意集合，只要其中说明了“距离”或“邻域”的概念就可以了。
而所谓“维”的概念，如果我们所谈到的只是简单的几何图形，如点、线、三角形和多边形……，那么理解维的概念并不困难：点的维数是零；一条线段的维数是一；一个三角形的维数是二；一个立方体内所有点的集合的是三维的。
如果把维度的概念扩充到任意点集合上去的时候，维的概念就不那么容易理解了。
比如，什么是四维空间呢？关于四维空间，我国古代有一些说法是很有意思的。
微分几何定理知识点总结
微分几何定理知识点总结微分几何定理是微分几何学中非常重要的一部分，它主要研究了微分几何学中的一些重要的定理和结论。
微分几何定理有着非常广泛的应用，不仅在数学中有着深远的影响，同时也在物理学、工程学等领域都有着广泛的应用。
下面我们将对微分几何定理做一些知识点总结。
一、微分几何基础知识1. 曲线的切线和曲率在微分几何学中，曲线的切线和曲率是非常重要的概念。
曲线的切线是指在曲线上某一点的切线方向，而曲率则是度量了曲线弯曲程度的一个指标。
利用微分几何的知识，我们可以求解曲线在某一点的切线方向和曲率，并且可以进一步研究曲线的性质。
2. 曲面的法线和曲率类似地，对于曲面来说，曲面的法线和曲率也是非常重要的概念。
曲面的法线是指在曲面上某一点的法线方向，而曲率是指度量了曲面在某一点的弯曲程度的一个指标。
通过研究曲面的法线和曲率，我们可以进一步研究曲面的性质和特征。
3. 曲线和曲面的参数化表示在微分几何学中，曲线和曲面可以通过参数化表示来描述。
曲线的参数化表示是指用一组参数表达曲线上的点的位置，而曲面的参数化表示是指用两组参数表达曲面上的点的位置。
通过参数化表示，我们可以更加方便地研究曲线和曲面在不同点的性质。
4. 曲线和曲面的切向量和法向量在微分几何学中，曲线和曲面的切向量和法向量是非常重要的概念。
曲线的切向量是与曲线切线方向一致的向量，而曲面的切向量是与曲面切平面内法线方向一致的向量。
通过研究曲线和曲面的切向量和法向量，我们可以更好地理解曲线和曲面的性质。
5. 微分几何中的一些基本假设和定理在微分几何学中，有一些基本的假设和定理对于研究曲线和曲面的性质非常重要。
比如欧氏空间中的基本假设和定理，以及微分几何学中的一些重要的定理，如曲率定理、高斯-博拿支定理、斯托克斯定理等等。
二、微分几何的主要定理和结论1. 曲率定理曲率定理是微分几何学中非常重要的一个定理，它描述了曲线在不同点的曲率和曲线的性质之间的关系。
曲率定理可以帮助我们更好地理解曲线在不同点的弯曲程度和性质，并且可以应用到很多实际的问题中。
微分几何的理论与应用
微分几何的理论与应用微分几何（Differential geometry）是研究曲线、曲面以及流形等对象的性质和应用的数学分支学科。
在现代物理学和工程学等领域中，微分几何是一门极为重要的工具性学科。
在该领域已经有许多伟大的学者付出了艰辛的探索和研究，在高维空间和广义相对论等领域中得到了广泛应用。
一、微分几何的概念及发展历程微分几何是研究曲线、曲面以及流形等对象的性质和应用的数学分支学科，起源于高斯等学者的研究。
它发展的主要难点是高维度空间的研究，由于其复杂性很大，所以在目前仍是有待深入研究的领域。
由于其应用价值极高，所以引起了许多研究者的关注和研究。
二、微分几何的重要性微分几何作为一个重要的数学分支，在现代物理学和工程学等领域中发挥着重要作用。
近年来，随着计算能力和计算机技术的提高，微分几何正在得到越来越广泛的应用。
由于其性质复杂且运算高度抽象，所以具有很强的工具性。
在大规模计算、机器学习、自然语言处理、人工智能等领域均得到了应用，尤其是在机器学习和人工智能中的神经网络的架构设计、优化方法中，微分几何学理论成为实现机器学习算法的根本基础。
三、微分几何在物理学中的应用在物理学中，微分几何扮演着非常重要的角色，特别是在空间和时间的相对性理论中。
广义相对论是利用微分几何所建立的一种描述太阳系和宇宙的理论。
在相对论框架中，重力场是动力学和几何的交互作用，可以通过几何工具来描述其性质、演化、变形等，成为广义相对论领域研究的核心。
微分几何的工具在测量、空间定位、物体运动的模拟等方面，均有着广泛的应用。
四、微分几何在工程学中的应用微分几何在工程学中的应用也非常广泛，如在许多科研领域中要求对形态进行描述和分析，用于形状识别、图像处理等领域，并且可以在地质勘查、机械制造、飞行器设计、建筑、船舶设计等领域中得到应用。
例如，在机器人定位和导航、工业机器人中的路径规划和运动装置的控制等方面，都需要用到微分几何的理论。
五、未来发展方向当前，微分几何的研究仍有很大发展空间，随着计算机技术的飞速发展、大数据技术的出现，微分几何将更好地结合实际应用场景，发挥出更大的应用价值。
微分几何知识点总结
微分几何知识点总结微分几何主要包括对曲线和曲面的研究，这些研究包括曲线和曲面的参数方程、切线、法线、曲率、曲率半径，包括封闭曲线、曲面的欧拉特性、高斯-博内定理等。
在微分几何中，有一些基本的概念和知识点是必须掌握的，下面我们来进行一些总结：1. 参数曲线在微分几何中，曲线是最基本的研究对象之一。
我们可以通过参数方程来描述曲线的形状。
设曲线上的点为P(x, y, z)，则曲线在空间中的参数方程可以表示为：\[\begin{cases}x = x(t) \\y = y(t) \\z = z(t) \\\end{cases}\]其中t为参数，通过曲线上的点随参数的变化来描述曲线的形状。
参数曲线的切线方程为：\[\begin{cases}x = x(t_0) + x'(t_0)(t-t_0) \\y = y(t_0) + y'(t_0)(t-t_0) \\z = z(t_0) + z'(t_0)(t-t_0) \\\end{cases}\]其中\(t_0\)为给定的参数值，切线方程也叫做一次逼近线。
2. 曲率曲线的曲率描述了曲线的弯曲程度，曲率越大，曲线越弯曲。
在微分几何中，曲线在某一点处的曲率可以通过下列公式来计算：\[k= \frac{|r'(t)\times r''(t)|}{|r'(t)|^3}\]其中k为曲率，r(t)为参数方程，r'(t)为r(t)的导数，r''(t)为r(t)的二阶导数。
曲率的倒数称为曲率半径，曲率半径越小，曲线越弯曲。
3. 曲面的参数表示与曲线类似，我们也可以用参数方程来表示曲面。
设曲面上的点为P(x, y, z)，则曲面在空间中的参数方程可以表示为：\[\begin{cases}x = x(u, v) \\y = y(u, v) \\z = z(u, v) \\\end{cases}\]其中u、v为参数，通过曲面上的点随参数的变化来描述曲面的形状。
数学学科中的微分几何理论
数学学科中的微分几何理论微分几何是数学学科中的一个重要分支，它研究的是曲线、曲面以及更高维度的流形上的几何性质。
微分几何理论的发展与应用涉及到许多领域，如物理学、计算机科学以及工程学等。
本文将探讨微分几何理论的一些基本概念和应用。
一、微分几何的基本概念1. 流形：流形是微分几何研究的基本对象。
它是一个具有局部欧几里德空间性质的空间。
流形可以是一维的曲线、二维的曲面，也可以是更高维度的空间。
流形的研究可以通过参数化来描述，通过坐标系来描述流形上的几何性质。
2. 切空间：切空间是流形上的一个重要概念。
在每个点上，切空间是与该点相关联的向量空间。
切空间的维度等于流形的维度。
切向量是切空间中的向量，它描述了流形上的切线方向。
3. 流形上的度量：度量是流形上的一个重要概念，它可以用来测量流形上的距离和角度。
在欧几里德空间中，度量是通过内积来定义的。
但是，在一般的流形上，度量的定义要更加复杂，需要通过切空间和切向量来定义。
二、微分几何的应用1. 物理学中的应用：微分几何在物理学中有着广泛的应用。
例如，广义相对论是基于微分几何的理论。
通过微分几何的方法，可以描述时空的弯曲性，解释引力和物质之间的相互作用。
微分几何还在统计物理学、量子场论等领域中发挥着重要的作用。
2. 计算机科学中的应用：微分几何在计算机科学中也有着广泛的应用。
例如，在计算机图形学中，微分几何的方法可以用来建模和渲染曲面。
通过微分几何的理论，可以计算曲面上的法向量、曲率等几何属性，从而实现逼真的图形渲染。
3. 工程学中的应用：微分几何在工程学中也有着重要的应用。
例如，在机器人学中，微分几何的方法可以用来描述和控制机器人的运动。
通过微分几何的理论，可以计算机器人在空间中的姿态、速度等几何属性，从而实现精确的运动控制。
三、微分几何的发展微分几何作为一个独立的数学学科，起源于19世纪。
当时，人们开始研究曲线和曲面的几何性质，发展了曲线和曲面的微分几何理论。
周建伟微分几何讲义
周建伟微分几何讲义一、微分几何概述1.1 什么是微分几何微分几何是研究曲线、曲面及高维空间中的几何性质的数学分支。
它通过引入微分、积分和向量等工具，研究切向量、曲率、曲率线等概念，揭示了几何对象与微分方程之间的密切关系。
1.2 微分几何的应用领域微分几何在很多领域有广泛的应用，例如物理学中的广义相对论、机器学习中的降维算法、计算机图形学中的曲面建模等。
它为解决实际问题提供了数学工具和理论基础。
二、微分流形2.1 流形的定义流形是具有良好局部欧几里德结构的空间。
它可以用参数化局部坐标系来刻画，并且能够通过坐标变换进行衔接。
2.2 流形的分类根据维度的不同，流形可以分为一维曲线、二维曲面和高维流形。
高维流形的研究对于理解现实世界中的复杂结构具有重要意义。
2.3 流形上的切空间切空间是流形上每一点处切向量的集合，它与流形的局部变换相联系。
切空间的研究是微分几何的重要内容之一，可以用来描述曲线的切线、曲面的切平面等。
2.4 流形上的度量度量是流形上定义的一种距离概念，用于测量流形上两点之间的距离。
在微分几何中，度量可以用来定义曲线的长度、曲率等重要概念。
三、微分几何的基本概念3.1 曲率曲率是刻画流形弯曲程度的量度。
在一维曲线上，曲率即为曲线的弯曲程度；在二维曲面上，曲率包括高斯曲率和平均曲率等。
3.2 平行性平行性是流形上切向量平行的概念。
通过引入仿射联络，可以在流形上定义平行性的概念，从而研究平行移动、测地线等重要概念。
3.3 高斯-博内定理高斯-博内定理是微分几何中的重要定理之一。
它描述了曲面上的曲率和曲面内外几何关系之间的联系，对于研究曲面的性质具有重要意义。
3.4 微分形式微分形式是微分几何中的关键工具，用于描述切向量场和流形局部性质。
微分形式的引入使得微分几何与微分方程能够建立起联系。
四、微分几何的应用案例4.1 物理学中的应用微分几何在物理学中有广泛的应用，例如广义相对论中的时空曲率、黑洞的几何性质等。
什么是微分几何及其应用
什么是微分几何及其应用？微分几何是数学的一个分支学科，它研究的是在连续变化的空间中的性质和结构。
具体而言，微分几何通过运用微积分的方法，研究曲线、曲面和高维空间中的几何性质，探讨空间中的变化和变形，以及它们之间的关系。
微分几何的一个基本概念是曲线和曲面的曲率。
曲率反映了曲线或曲面弯曲的程度。
在微分几何中，我们可以通过曲率来研究曲线的形状和特性，并且可以将曲率应用于许多不同的领域。
微分几何可以应用于物理学、工程学和计算机图像处理等领域。
在物理学中，微分几何研究时空的几何性质，为爱因斯坦的广义相对论提供了重要的数学工具。
在工程学中，微分几何可以应用于曲面造型和雕塑等设计领域，使设计师能够更好地理解并操纵曲面的形态。
在计算机图像处理中，微分几何可以用于形状识别和三维图像处理，提供更准确的几何信息。
此外，微分几何也被广泛应用于地理学和流体力学等领域。
在地理学中，微分几何可以用于研究地球表面的形状和地理特征，以及揭示地球的地形和地势的变化。
在流体力学中，微分几何可以应用于研究流体的流动和变形，以及建立流体力学的数学模型。
微分几何的核心概念之一是流形。
流形是一种具有局部欧几里德空间性质的空间。
通过流形的概念，我们可以将微分几何应用于更高维度的空间，研究更复杂的几何结构。
微分几何的发展得益于数学家们的努力和创新。
小罗百纳尔（Sophus Lie）是微分几何的奠基人之一，他提出了古典微分几何的基本原理和公理，并在此基础上发展出了李群和李代数等重要理论。
另外，里奇（B. Riemann）的发现对微分几何的发展产生了深远的影响，他提出了著名的里奇曲率张量，为后来椭圆几何和黎曼几何的发展铺平了道路。
总之，微分几何是一门关于变化和结构的数学学科。
它不仅仅是几何学的扩展，还为其他学科提供了重要的工具和方法。
微分几何的应用领域广泛，不仅在理论科学中有重要作用，也在应用科学中有着广泛的应用前景。
通过研究和应用微分几何，我们可以更好地理解和描述变化和空间结构，推动知识的进步和科学的发展。
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第二章曲线的概念4学时
第三章空间曲线12学时
第四章曲面的概念4学时
第五章曲面的第一基本形式8学时
第六章曲面的第二基本形式12学时
第七章直纹面和可展曲面6学时
第八章曲面论的基本定理8学时
第九章曲面上的测地线10学时
第十章常高斯曲率的曲面4学时
如果总课时数少于70，可以只讲授第一至第八章。
第八节高斯曲率的几何意义
教学要求
领会：理解曲面第二基本形式，曲面上曲线的曲率、曲面的渐进（线）方向、共扼方向、主方向和曲率线，主曲率、Gauss曲率和平均曲率等的意义。
掌握：曲面的第二基本形式，曲面上曲线的曲率、曲面的渐进（线）方向、共扼方向、主方向和曲率线，主曲率、Gauss曲率和平均曲率，曲面的局部结构等基本概念及它们的相关运算。
第一章向量函数4学时第二章曲线的概念4学时第三章空间曲线12学时第四章曲面的概念4学时第五章曲面的第一基本形式8学时第六章曲面的第二基本形式12学时第七章直纹面和可展曲面6学时第八章曲面论的基本定理8学时第九章曲面上的测地线10学时第十章常高斯曲率的曲面4学时如果总课时数少于70可以只讲授第一至第八章
教学目的
引入正则参数曲面，曲面的切平面，切向量，法线，单位法向量等概念，为进一步学习曲面论作好铺垫。
主要内容
第一节简单曲面及其参数表示
第二节光滑曲面曲面的切平面和法线
第三节曲面上的曲线族和曲线网
教学要求
掌握：简单曲面的参数表示；简单曲面及其上面曲线族（网）的特征；曲面的法线、切面的求法。
第五章曲面的第一基本形式
第二节空间曲线的基本三棱形
第三节空间曲线的曲率、挠率和伏雷内(Frenet)公式
第四节空间曲线在一点邻近的结构
第五节空间曲线论的基本定理
第六节一般螺线
教学要求
理解：空间曲线论的基本定理。
掌握：曲线的密切面、基本三棱形、曲率、挠率等概念及其求法；Frenet公式的用法；曲线在一点邻近的结构。
第四章曲面的概念
第十章常高斯曲率的曲面
教学目的
了解常高斯曲率的曲面的特点
主要内容
第一节常高斯曲率的曲面
第二节伪球面
第三节罗氏几何
基本要求
了解：罗氏几何学的思想。
掌握：掌握常Gauss曲率曲面的求法。
注：根据各课程的具体情况编写，但必须写明各章教学目的、要求、内容提要。
三、课时分配及其它
（一）课时分配
课程总教学时数为72学时，每周4学时，上课18周。具体分配如下：
1.向量函数 具有固定方向的充要条件是。
2.曲面上圆点的第一、第二类基本量满足关系。
3.曲面上一条曲线的曲率 、法曲率 、测地曲率 的关系是。
4.可展曲面只有柱面、、某一曲线的切线曲面三种。
5.曲线 在 之间的弧长为。
三、问答题：（每小题4分，共8分）
1.设两条曲线的点之间建立了一一对应关系,使它们在对应点的主法线总是互相平行，试问它们在对应点的切线有什么关系?说明理由。
5．学分分配：4学分
（二）开设目的
微分几何是一门历史悠久的学科，它对数学中其它分支的影响越来越深刻，对自然科学中其它学科的影响范围也越来越扩大，例如在机械工程、力学、引力理论及理论物理等其它领域都有广泛应用。微分几何课的目的是使学生学好作为数学基础的微分几何课，提高学生在几何方面的理论水平和综合应用能力，为以后进一步学习、研究现代几何学打好基础；另一方面，通过本课程的学习，提高学生的数学素养，扩大学生的数学知识面。
（3）Manfredo P.do Carmo著,田畴,忻元龙,姜国英,彭家贵,潘养廉译,胡和生,姜国英校《曲线与曲面的微分几何》，北京：机械工业出版社，2005年第1版.
（4）Wilhelm Klingenberg编David Hoffman译《A Course in Differential Geometry》，北京：世界图书出版公司，2001年.
第七章直纹面和可展曲面
教学目的
使学生进一步了解曲线论和曲面论内容和思想，与其于实际问题中的灵活应用。
主要内容
第一节直纹面
第二节可展曲面
教学要求
了解：包络线（面）的求法。
理解：直纹面和可展曲面的判定定理。
掌握：直纹面和可展曲面的定义与基本特征。
第八章曲面论的基本定理
教学目的
理解曲面论唯一性定理，从而了解曲面第一基本形式和第二基本形式的重要性。
深圳大学数学与计算科学学院
200×-200×学年第×学期期末考试Ａ卷
课程微分几何年级姓名成绩
一、判断题（每小题2分，共6分）
（）1.曲面上抛物点对应的杜邦指标线是一条抛物线。
（）2.曲面上的曲纹坐标网为渐进网的充要条件为 。
（）3.一个曲面为可展曲面的充要条件为单参数曲面族的包络。
二、填空题（每空2分，共20分）
教学要求
掌握：向量函数的极限、连续、微分及积分的概念；向量函数的微积分运算；向量函数具有固定长的充要条件。
第二章曲线的概念
教学目的
引入参数曲线，切向量，切线，正则参数曲线，参数变换的有关概念，使学生掌握正则曲线能选取弧长作为参数，体会参数是弧长参数的便利。
主要内容
第一节曲线的概念
第二节光滑曲线曲线的正常点
主要内容
第一节曲面上曲线的测地曲率
第二节曲面上的测地线
第三节曲面上的半测地坐标网
第四节曲面上测地线的短程性
第五节高斯-波涅(Gauss-Bonnet)公式
第六节曲面上向量的平行移动
基本要求
理解：测地曲率和测地线、半测地坐标网的定义及其几何意义。
掌握：Gauss-Bonnet公式及曲面上向量的平行移动，极小曲面的特征等。
（5）陈维桓编《微分几何》，北京：北京大学出版社，2006年.
二、教学内容
第一章向量函数
教学目的
引入向量函数的定义，并使学生掌握向量分析的有关概念，为曲线论和曲面论的展开打下基础。
主要内容
第一节向量函数的极限
第二节向量函数的连续性
第三节向量函数的微商
第四节向量函数的泰勒(Taylor)公式
第五节向量函数的积分
深圳大学数学与计算科学学院
课程教学大纲
（2006年10月重印版）
课程编号
课程名称微分几何
课程类别综合选修
教材名称微分几何
制订人陈冬梅
审核人杨和平
2005年4月修订
一、课程设计的指导思想
（一）课程性质
1．课程类别：综合选修课
2．适应专业：数学与应用数学专业（数学教育方向）
3．开设学期：
4．学时安排：周学时4，总学时72
（二）考核要求
1.成绩评价
平时成绩（含考勤、作业与测验）占30%，期末（卷面）成绩占70%。
2．命题说明
题型应多样化，设计适当的开放性问题。基本题(主要考查学生对微分几何基本概念、理论与方法的一般理解）、计算题(主要考查学生对微分几何基本方法的具体、灵活应用)、证明题(主要考查学生对微分几何基本理论、基本方法的综合运用能力)各占约1/3。难易比例控制在15％难、50％适中、35％易之间。涉及教材章的100％，节的85％，知识点的70％左右。试卷末设置难度系数在0.7～0.9、分值为30分的附加题，目的在于筛选基础知识扎实、探索精神强烈、创新意识浓厚的同学。试卷采用A、B卷。
（三）基本要求
掌握经典微分几何中曲线论与曲面论的基本知识，培养直观能力，以及应用分析、代数等工具来研究、解决几何问题的能力，深刻理解微分几何研究中所涉及的各种数学思想，充分体会对于一种数学对象从多种不同角度去认识、去理解、去研究的意义与价值。
（四）主要内容
三维欧氏空间中经典的曲线和曲面的几何理论和曲面的内蕴几何学。
教学目的
理解曲面各种不同的描述形式，充分体会曲面的第一基本形式是刻画曲面的内蕴性质的。
主要内容
第一节曲面的第一基本形式曲面上曲线的弧长
第二节曲面上两方向的交角
第三节正交曲线族和正交轨线
第四节曲面域的面积
第五节等距变换
第六节保角变换
教学要求
理解：第一基本形式的几何意义。
掌握：曲面的第一基本形式的，曲面上曲线的弧长、两相交曲线的交角、曲面域面积的计算；等距（角）变换。
四、计算题（三题任选二题，每题15分，共30分）
1.计算悬链面
的第一、第二类基本量。
五、证明题（四题任选三题，每题12分，共36分）
附加题以综合性证明题为主，试题采用阶梯式，难度由浅入深。
注：写明各学期教学总时数及各周学时数。
第三节曲线的切线和法面
第四节曲线的弧长自然参数
教学要求
了解：切线、法面的几何意义。
掌握：曲线的基本概念；切线和法面的求法；曲线弧长的计算；自然参数的引进。
第三章空间曲线
教学目的
具体了解刻画空间曲线在某点邻近的弯曲程度和离开平面程度的量，以及找出决定空间曲线在一点邻近形状的的条件。
主要内容
第一节空间曲线的密切平面
第六章曲面的第二基本形式
教学目的
使学生具体了解第二基本形式的在研究曲面在空间中的弯曲性时所发挥的作用。
主要内容
第一节曲面的第二基本形式
第二节曲面上曲线的曲率
第三节杜邦(Dupin)指标线
第四节曲面的渐进方向和共轭方向
第五节曲面的主方向和曲率线
第六节曲面的主曲率、高斯(Gauss)曲率和平均曲率
第七节曲面在一点邻近的结构
主要内容
第一节曲面的基本方程和克里斯托费尔(Christoffel)符号
第二节曲面的黎曼(Riemann)曲率张量和高斯-科达齐-迈因纳洱迪(Gauss-Codazzi
-Mainardi)公式
第三节曲面论的基本定理
教学要求
理解：理解曲面论基本定理的内容及相关概念。