微分几何讲义

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出版者:高等教育出版社
作者:丘成桐
出品人:
页数:500
译者:丘成桐,孙理察
出版时间:2004-12
价格:59.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040161427
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 微分几何
  • 微分几何讲义
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  • 黎曼几何
  • 拓扑学
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具体描述

本书是在作者一系列演讲的讲稿基础上整理而成的,已成为整体微分几何方面的一本经典著作。它以拓扑、代数几何为基础,以分析为主要工具,论述了几何学中的某些线性和非线性问题。

本书内容包括:比较定理与梯度估计、负曲率流形上的调和函数、reimann流形上的特征值问题、reimann流形上的热核、纯量曲率的共形形变、局部共形平坦流形等。书中还包括了丘成桐教授撰写的几何中的非线性分析、几何中未解决的问题。几何学未来的发展、几何与分析回顾、复几何的历史及前景等综合性论述与演讲辞,宏观和精辟地描述了几何学中的重要问题,展示了该学科的历史和未来发展前景。

本书可供高等院校数学系高年级学生,研究生作教学用书,也可供现代几何和分析方面的教师及研究人员参考。

《流形上的微积分:从线性空间到黎曼几何的探索》 内容简介: 本书是一部旨在引导读者深入理解微分几何核心概念的教材,内容涵盖从基础的向量空间到高级的黎曼几何,层次分明,逻辑严谨。全书分为四个主要部分,循序渐进地构建起微分几何的理论框架。 第一部分:几何基础与向量空间 本部分首先回顾并巩固读者在实数域和复数域上的线性代数基础,重点阐述向量空间的定义、基、维度、线性映射等概念。在此基础上,引入内积空间的概念,详细讲解范数、距离、正交性等几何性质,并重点介绍正交基、Gram-Schmidt正交化过程。此外,还将讨论度量张量在刻画向量空间几何结构中的作用。 第二部分:微分流形与切空间 本部分是微分几何的基石。我们将首先介绍拓扑空间和可微分映射的概念,为引入流形做好铺垫。接着,详细定义和讲解微分流形,包括图册、相容性等关键要素,并通过具体的例子(如球面、圆环面、射影空间等)加深读者对流形概念的理解。流形上的函数微分将作为重要工具被引入,讨论方向导数、梯度等概念。随后,重点介绍流形上的切空间,包括切向量的定义、切空间的结构以及切空间之间的线性映射(微分)。在此基础上,将引入向量场的概念,探讨向量场的性质、积分曲线及其在描述流形上动态过程中的作用。 第三部分:联络与曲率 本部分将深入探讨流形上的度量结构和内在几何性质。我们将引入联络的概念,详细讲解平行移动、协变导数以及它们在度量联络下的性质。在此基础上,我们将定义测地线,并探讨其作为流形上“直线”的特性。本书将重点介绍黎曼联络,并推导出其在度量张量下的唯一性。曲率的概念是本部分的核心。我们将从曲率张量(Riemann curvature tensor)出发,深入分析截面曲率、Ricci曲率和数量曲率,并通过具体的例子(如曲面上的高斯曲率)来阐释曲率的几何意义。我们将探讨曲率与测地线行为、空间形状之间的深刻联系,并介绍曲率相关的几个重要定理。 第四部分:张量分析与黎曼几何 本部分将进一步深化黎曼几何的探讨,引入更强大的工具——张量。我们将详细介绍张量的概念、张量积、张量缩并等运算,并讲解张量在流形上的构造,如度量张量、曲率张量、Ricci张量等。此外,还将介绍共变张量和逆变张量,以及它们之间的转换关系。函数、向量场、微分形式等都将以张量的形式进行统一的表述。我们将探讨各种微分算子,如散度、旋度、拉普拉斯算子在流形上的推广,并介绍它们在物理学和几何学中的应用。最后,本部分还将简要介绍一些高级话题,如黎曼流形上的积分定理(如Stokes定理的推广)、度量诱导的测地线方程、以及对流形结构的更深层洞察。 本书的编写风格注重逻辑的严密性和概念的清晰性,辅以丰富的例证和恰当的习题,旨在帮助读者建立起对微分几何完整而深刻的理解。无论你是数学专业学生,还是对几何与拓扑有浓厚兴趣的科学工作者,本书都将是你探索微分几何奥秘的得力助手。

作者简介

目录信息

第一章 比较定理与梯度估计
1.1 比较定理
1.2 分裂定理
1.3 梯度估计
1.4 具非负ricci曲率的完备riemann流形
第二章 负曲率流形上的调和函数
2.1 几何边界s(∞)及dirichlet问题的可解性
2.2 harnack不等式与poisson核
2.3 martin边界与martin积分表示
2.4 harnack不等式的证明
2.5 更一般流形上的调和函数
2.6 次调和函数与次中值公式
附录 整体green函数的存在性
第三章 特征值问题
3.1 特征值的基本性质
3.2 riemann流形的热核
3.3 第一特征值上界估计
3.4 第一特征值下界估计
3.5 高阶特征值的估计
3.6 结点集与特征值的重数
.3.7 相邻两特征值之空隙
3.8 与曲面有关的特征值问题
第四章 riemann流形上的热核
4.1 热方程的梯度估计
4.2 harnack不等式与热核的估计
4.3 热核估计的应用
第五章 纯量曲率的共形形变
5.1 三维情形
5.2 yamabe问题与共形不变量(m)
5.3 共形正规坐标与green函数的渐近展开
5.4 yamabe问题的解决
附录 sobolev不等式中的最佳常数
第六章 局部共形平坦流形
6.1 共形变换与局部共形平坦流形
6.2 共形不变量
6.3 局部共形平坦流形在俨上的嵌入
6.4 局部共形平坦流形的拓扑
6.5 与偏微分方程的关系
参考文献(第一至第六章)
第七章 问题集
7.1 曲率及流形上的拓扑
7.2 曲率与复结构
7.3 子流形
7.4 谱
7.5 与测地线有关的问题
7.6 极小子流形
7.7 广义相对论和yang-milh方程
参考文献
第八章 几何中的非线性分析
8.1 特征值与调和函数
8.2 yamabe方程及共形平坦流形
8.3 调和映照
8.4 极小子流形
8.5 kahler几何
8.6 复流形上的典则度量
参考文献
第九章 几何中未解决的问题
9.1 度量几何
9.2 经典euclid几何
9.3 偏微分方程
9.4 kahler几何学
参考文献
附录i 几何学的未来发展
附录ii 几何与分析回顾
附录iii 复几何的历史及前景
索 引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我对数学的理解,很大程度上取决于我遇到的书籍是否能够清晰地勾勒出概念的脉络,并赋予它们以生命力。《微分几何讲义》这本书,无疑在这方面给我留下了深刻的印象。它并非以一种生硬的教科书方式呈现,而是将微分几何的知识娓娓道来,仿佛在讲述一个关于空间与形状的精彩故事。作者从最基础的曲线入手,通过对其局部几何性质的细致剖析,比如切线、法线、曲率,来引导我们理解“局部”几何的概念。 我印象最深的是书中关于“曲率”的讲解。它不仅仅是一个数学量,更是曲线弯曲程度的直观体现。作者用非常形象的比喻,将曲线的曲率比作汽车在转弯时的“急迫感”,曲率越大,转弯越急。他还详细介绍了不同类型的曲率,如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深入阐述了它们在描述曲面局部几何形态上的重要性。尤其对高斯曲率的解读,让我恍然大悟,原来一个简单的数值,竟然能够如此精准地刻画出曲面的局部形状。 随后,书中将我们的视野从二维曲线拓展到了三维空间中的曲面。在这里,他引入了“第一基本形式”和“第二基本形式”这两个核心概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”比作曲面自身的“内在度量”,它就像是曲面自带的尺子和量角器,让我们可以在曲面内部测量长度和角度。而“第二基本形式”则描绘了曲面如何“拥抱”周围的空间,即曲面的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的理解。 书中对“仿射联络”的介绍,更是将我带入了一个全新的数学维度。我之前一直对“平行移动”的概念感到模糊,不知道如何在弯曲的曲面上进行定义。然而,作者通过引入“仿射联络”,清晰地解释了如何在曲面上定义向量的“平行移动”,并以此引出了“协变导数”这一重要的工具。这种循序渐进的讲解方式,让我逐步理解了联络在处理向量场微分时的核心作用。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的阐述就显得更加透彻了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终与其自身保持平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最直观的例子。这种将抽象概念与直观几何对象联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 书中对“曲率张量”的介绍,是本书的另一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他通过生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 更令我惊喜的是,书中还涉及到了一些“黎曼几何”的初步内容。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 书中配以的精美插图,起到了画龙点睛的作用。每一张图都恰到好处地描绘了抽象的几何概念,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及,极大地帮助了我建立起直观的理解。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师。它以一种清晰、严谨且富有启发性的方式,将复杂的微分几何理论娓娓道来,让我对这门学科产生了浓厚的兴趣,并激发了我继续深入探索的欲望。它是一本能够真正引领读者走进微分几何殿堂的优秀著作。

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在我看来,一本优秀的数学书籍,不仅在于其内容的严谨性,更在于其能否引发读者的思考,并引领其发现数学之美。《微分几何讲义》这本书,无疑做到了这一点。它不像某些教材那样,上来就堆砌大量的定义和定理,而是以一种非常“故事性”的方式,徐徐展开微分几何的画卷。作者从最基础的曲线开始,通过对曲线局部性质的细致分析,比如切线、法线、曲率,来引导我们理解“局部”几何的概念。 我印象最深的是书中关于“曲率”的讲解。它不仅仅是一个数值,更是曲线弯曲程度的直观体现。作者用非常形象的比喻,将曲线的曲率比作汽车在转弯时的“急迫感”,曲率越大,转弯越急。他还详细介绍了不同类型的曲率,如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深入阐述了它们在描述曲面局部几何形态上的重要性。尤其对高斯曲率的解读,让我恍然大悟,原来一个简单的数值,竟然能够如此精准地刻画出曲面的局部形状。 随后,书中将我们的视野从二维曲线拓展到了三维空间中的曲面。在这里,他引入了“第一基本形式”和“第二基本形式”这两个核心概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”比作曲面自身的“内在度量”,它就像是曲面自带的尺子和量角器,让我们可以在曲面内部测量长度和角度。而“第二基本形式”则描绘了曲面如何“拥抱”周围的空间,即曲面的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的理解。 书中对“仿射联络”的介绍,更是将我带入了一个全新的数学维度。我之前一直对“平行移动”的概念感到模糊,不知道如何在弯曲的曲面上进行定义。然而,作者通过引入“仿射联络”,清晰地解释了如何在曲面上定义向量的“平行移动”,并以此引出了“协变导数”这一重要的工具。这种循序渐进的讲解方式,让我逐步理解了联络在处理向量场微分时的核心作用。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的阐述就显得更加透彻了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终与其自身保持平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最直观的例子。这种将抽象概念与直观几何对象联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 书中对“曲率张量”的介绍,是本书的另一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他通过生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 更令我惊喜的是,书中还涉及到了一些“黎曼几何”的初步内容。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 书中配以的精美插图,起到了画龙点睛的作用。每一张图都恰到好处地描绘了抽象的几何概念,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及,极大地帮助了我建立起直观的理解。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师。它以一种清晰、严谨且富有启发性的方式,将复杂的微分几何理论娓娓道来,让我对这门学科产生了浓厚的兴趣,并激发了我继续深入探索的欲望。它是一本能够真正引领读者走进微分几何殿堂的优秀著作。

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在我看来,一本真正优秀的数学书籍,不仅在于其内容的深度和广度,更在于其能否以一种引人入胜的方式,将抽象的数学概念与读者的直观认知相结合。《微分几何讲义》这本书,在这方面做得尤为出色。它并没有急于灌输复杂的定义和公式,而是从我们最熟悉的几何对象——曲线开始,通过对其局部性质的细致分析,比如切线、法线、曲率,来引导我们理解“局部”几何的概念。 我印象最深的是书中关于“曲率”的讲解。它不仅仅是一个数学量,更是曲线弯曲程度的直观体现。作者用非常形象的比喻,将曲线的曲率比作汽车在转弯时的“急迫感”,曲率越大,转弯越急。他还详细介绍了不同类型的曲率,如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深入阐述了它们在描述曲面局部几何形态上的重要性。尤其对高斯曲率的解读,让我恍然大悟,原来一个简单的数值,竟然能够如此精准地刻画出曲面的局部形状。 随后,书中将我们的视野从二维曲线拓展到了三维空间中的曲面。在这里,他引入了“第一基本形式”和“第二基本形式”这两个核心概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”比作曲面自身的“内在度量”,它就像是曲面自带的尺子和量角器,让我们可以在曲面内部测量长度和角度。而“第二基本形式”则描绘了曲面如何“拥抱”周围的空间,即曲面的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的理解。 书中对“仿射联络”的介绍,更是将我带入了一个全新的数学维度。我之前一直对“平行移动”的概念感到模糊,不知道如何在弯曲的曲面上进行定义。然而,作者通过引入“仿射联络”,清晰地解释了如何在曲面上定义向量的“平行移动”,并以此引出了“协变导数”这一重要的工具。这种循序渐进的讲解方式,让我逐步理解了联络在处理向量场微分时的核心作用。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的阐述就显得更加透彻了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终与其自身保持平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最直观的例子。这种将抽象概念与直观几何对象联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 书中对“曲率张量”的介绍,是本书的另一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他通过生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 更令我惊喜的是,书中还涉及到了一些“黎曼几何”的初步内容。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 书中配以的精美插图,起到了画龙点睛的作用。每一张图都恰到好处地描绘了抽象的几何概念,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及,极大地帮助了我建立起直观的理解。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师。它以一种清晰、严谨且富有启发性的方式,将复杂的微分几何理论娓娓道来,让我对这门学科产生了浓厚的兴趣,并激发了我继续深入探索的欲望。它是一本能够真正引领读者走进微分几何殿堂的优秀著作。

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当我开始阅读这本《微分几何讲义》时,我内心充满了对这门学科的既好奇又有些畏惧。我曾听说过微分几何是描述弯曲空间和曲面的利器,但其抽象的定义和复杂的计算常常让人望而却步。然而,这本书的出色之处在于,它并没有直接跳入艰深的理论,而是采取了一种“抽丝剥茧”的教学策略。它首先从我们最熟悉的二维欧几里得空间中的曲线入手,通过对曲线在不同点的切线、法线以及曲率的深入分析,逐步引导读者理解“局部”几何概念。 书中对于“曲率”的解释,是我觉得最令人耳目一新的部分。它不仅仅是给出了一个冷冰冰的数学公式,而是通过直观的类比,比如将曲线比作高速公路上行驶的汽车,曲率就是衡量汽车转弯有多“急”。作者还详细地介绍了不同类型的曲率,例如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深刻地阐述了它们在描述曲面局部几何形态上的意义。我尤其记得书中关于高斯曲率的解读,它不仅仅是一个数值,更是曲面在某一点是“凸起”、“凹陷”还是“平坦”的决定性因素。这种将抽象概念与具体形态联系起来的讲解方式,极大地帮助了我建立起对这些几何量的直观理解。 随后,作者将我们的视野从二维曲线扩展到了三维空间中的曲面。在这里,他引入了“法向量”、“切平面”以及“第一基本形式”和“第二基本形式”等关键概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”描述为曲面自身的“内禀度量”,它允许我们在曲面内部测量长度和角度,而无需参考外部空间。而“第二基本形式”则描述了曲面如何“嵌入”到周围空间中,即曲面自身的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的认识。 书中最让我感到惊叹的部分,莫过于对“联络”的讲解。我之前一直对“平行移动”这一概念感到模糊,不知道如何在曲面上进行定义。而这本书则通过引入“仿射联络”的概念,清晰地解释了如何在一张“纸”上,定义向量的“平行移动”,哪怕这张“纸”是弯曲的。作者还进一步介绍了“协变导数”,将向量场的“变化”概念与联络紧密联系起来。这种严谨而又富有洞察力的讲解,让我领略到了微分几何的抽象之美。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的推导就显得顺理成章了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终保持与自身平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最简单的例子。这种将抽象的数学概念与我们熟悉的事物联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 更让我印象深刻的是,书中对于“曲率张量”的引入。作者并没有直接给出庞杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他用非常生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 此外,书中还涉及了一些“黎曼几何”的初步内容。虽然篇幅不多,但它足以让我领略到微分几何在描述弯曲时空等复杂物理现象中的巨大潜力。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的曲面度量思想推广到了更一般的流形上。 让我格外赞赏的是,这本书中的配图都非常精良,而且数量恰到好处。每一张图都能够清晰地描绘出抽象的几何概念,让我在理解那些难以想象的高维空间和复杂曲面时,能够有一个直观的参照。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师。它以一种清晰、严谨且富有启发性的方式,将复杂的微分几何理论娓娓道来,让我对这门学科产生了浓厚的兴趣,并激发了我继续深入探索的欲望。它是一本能够真正引领读者走进微分几何殿堂的优秀著作。

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我一直认为,一本好的数学书,应该像一位经验丰富的向导,带领读者穿越复杂的概念迷宫,最终抵达知识的高地。《微分几何讲义》这本书,正是这样的向导。它并没有一上来就抛出枯燥的定义和复杂的公式,而是从我们最熟悉的三维欧几里得空间中的曲线入手,通过对其局部几何性质的细致分析,比如切线、法线、曲率,来引导我们理解“局部”几何的概念。 我印象最深的是书中关于“曲率”的讲解。它不仅仅是一个数学量,更是曲线弯曲程度的直观体现。作者用非常形象的比喻,将曲线的曲率比作汽车在转弯时的“急迫感”,曲率越大,转弯越急。他还详细介绍了不同类型的曲率,如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深入阐述了它们在描述曲面局部几何形态上的重要性。尤其对高斯曲率的解读,让我恍然大悟,原来一个简单的数值,竟然能够如此精准地刻画出曲面的局部形状。 随后,书中将我们的视野从二维曲线拓展到了三维空间中的曲面。在这里,他引入了“第一基本形式”和“第二基本形式”这两个核心概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”比作曲面自身的“内在度量”,它就像是曲面自带的尺子和量角器,让我们可以在曲面内部测量长度和角度。而“第二基本形式”则描绘了曲面如何“拥抱”周围的空间,即曲面的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的理解。 书中对“仿射联络”的介绍,更是将我带入了一个全新的数学维度。我之前一直对“平行移动”的概念感到模糊,不知道如何在弯曲的曲面上进行定义。然而,作者通过引入“仿射联络”,清晰地解释了如何在曲面上定义向量的“平行移动”,并以此引出了“协变导数”这一重要的工具。这种循序渐进的讲解方式,让我逐步理解了联络在处理向量场微分时的核心作用。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的阐述就显得更加透彻了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终与其自身保持平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最直观的例子。这种将抽象概念与直观几何对象联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 书中对“曲率张量”的介绍,是本书的另一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他通过生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 更令我惊喜的是,书中还涉及到了一些“黎曼几何”的初步内容。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 书中配以的精美插图,起到了画龙点睛的作用。每一张图都恰到好处地描绘了抽象的几何概念,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及,极大地帮助了我建立起直观的理解。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师。它以一种清晰、严谨且富有启发性的方式,将复杂的微分几何理论娓娓道来,让我对这门学科产生了浓厚的兴趣,并激发了我继续深入探索的欲望。它是一本能够真正引领读者走进微分几何殿堂的优秀著作。

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我一直对那些能够将抽象概念转化为直观理解的著作怀有特殊的偏爱,而这本《微分几何讲义》恰恰是其中的佼佼者。从我翻开书本的那一刻起,我就被它那种“由表及里,层层剥茧”的讲解风格所深深吸引。作者并没有急于抛出复杂的数学公式,而是从最容易被理解的几何对象——曲线开始,通过对其切线、法线、曲率等基本性质的分析,为读者建立起一个初步的几何直觉。我记得书中关于“曲率”的介绍,它不仅仅是给出了一个计算公式,更是通过生动的比喻,比如将曲线比作一段被拉扯的橡皮筋,来解释曲率的物理意义——它衡量了曲线在空间中弯曲的程度。 随后,作者将我们的视野从曲线扩展到了曲面。在这里,他引入了“法向量”和“法平面”的概念,并以此为基础,进一步探讨了曲面的“法曲率”和“测地曲率”。我当时最感到困惑的是,法曲率和测地曲率究竟有什么区别?这本书用非常精妙的方式解答了我的疑问。它将曲面上的一条曲线的加速度向量分解为垂直于曲面的法向分量和位于曲面切平面内的切向分量,前者对应法曲率,后者又可以进一步分解为沿着测地线的方向和垂直于测地线的方向。这种分解的思路,让我一下子就明白了这几种曲率的内在联系与区别,也让我领略到了数学分析的严谨与精巧。 书中关于“第一基本形式”和“第二基本形式”的讲解,更是让我大开眼界。作者用“内禀”与“外在”这两个词来区分它们,让我瞬间理解了它们的本质。“第一基本形式”就像是曲面自带的“尺子”和“量角器”,它让我们能够在这个曲面内部测量长度和角度,而无需参考外部空间。“第二基本形式”则像是曲面嵌入外部空间时所产生的“应力”和“形变”,它揭示了曲面自身的弯曲程度。通过将这两个基本形式联系起来,我们可以推导出高斯曲率和平均曲率,而这两种曲率更是曲面的重要特征。我至今还记得书中对高斯曲率的解读,它不仅仅是一个数值,更是对曲面局部几何形态的精确描述。 当书中引入“仿射联络”的概念时,我一度感到有些茫然。然而,作者并没有直接给出定义,而是先从“平行移动”这一直观的概念入手。他解释道,在曲面上,我们无法像在欧几里得空间那样简单地平行移动向量,而是需要一种特殊的“规则”来定义这种移动,这就是联络的作用。通过联络,我们可以定义“协变导数”,进而理解曲面上向量场的“变化”情况。这种循序渐进的讲解方式,让我逐渐理解了联络在微分几何中的重要性,它为我们后续研究更复杂的几何性质奠定了基础。 本书对“测地线”的描述,更是将联络的概念运用得淋漓尽致。作者指出,测地线就是那些“自身平行移动”的曲线,也就是说,沿着测地线移动的切向量,始终与其自身保持平行。这个定义听起来简单,但其背后蕴含着深刻的几何意义。它揭示了测地线在曲面上扮演的角色,如同直线在平面上一样,是最“自然”的路径。书中通过推导测地线的微分方程,让我看到了理论概念如何转化为具体的计算过程。 《微分几何讲义》的另一个令人称道之处在于它对“曲率张量”的介绍。作者并没有将它作为一个孤立的概念呈现,而是将其视为联络“不可交换性”的量化。他解释说,如果我们沿着两条不同的路径去移动一个向量,最终会得到不同的结果,而曲率张量正是衡量这种“差异”的工具。这种对概念内在逻辑的深入挖掘,让我对微分几何的理解上升到了一个全新的高度。 书中还涉及了一些“黎曼几何”的初步内容,虽然篇幅不多,但足以让我窥见其广阔的应用前景。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的黎曼流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 我特别喜欢书中为每个概念都配以恰到好处的图示。这些图示不仅仅是简单的插画,更是作者用来帮助读者建立直观理解的重要工具。它们清晰地描绘了抽象的几何对象,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,对我而言,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的导师。它不仅传授了知识,更教会了我如何去思考,如何去理解那些看似高深而又迷人的数学概念。它以一种非常人文化的方式,将复杂的数学理论变得易于接受,让我对微分几何产生了浓厚的兴趣,并激励我继续深入探索这个美妙的数学领域。

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这本《微分几何讲义》真是让我开了眼界!我一直对数学充满好奇,但总觉得有些领域太过抽象,难以入门。拿到这本书之前,我对微分几何的认知停留在一些零散的概念上,比如曲率、法向量什么的,总感觉它们之间缺乏一个清晰的脉络。然而,当我翻开这本书的扉页,就立刻被它严谨而又引人入胜的叙述风格所吸引。作者并没有上来就抛出一堆复杂的公式,而是从最基础的概念入手,层层递进,仿佛一位耐心的向导,一步步引领我穿越几何的迷宫。 最令我印象深刻的是,书中对于“流形”这一核心概念的阐述。我之前总觉得流形是个很高深的概念,但在作者的笔下,它变得生动起来。他用了大量的类比和直观的例子,比如用二维的球面来理解高维流形,这让我茅塞顿开。原来,我们熟悉的欧几里得空间只是流形的一个特例,而更多有趣的几何现象都发生在更广阔的流形空间上。书中的配图也十分精良,每一张图都恰到好处地描绘了抽象的概念,让我能够更直观地把握几何的形态。例如,在讲解切空间时,书中给出的关于球面上的切向量的图示,清晰地展示了切向量如何“贴合”曲面,而并非简单地“穿过”它。这种图文并茂的讲解方式,极大地降低了理解门槛,让我这个非专业读者也能体会到微分几何的魅力。 此外,书中关于“联络”的讲解也让我受益匪浅。我之前一直觉得“联络”这个词听起来就很复杂,不知道它到底是什么。但书中将其解释为一种“平行移动”的方式,让我瞬间明白了它的本质。通过联络,我们可以将一个点上的向量“搬运”到另一个点上,而且在曲面上,这种搬运的方式是唯一的。这对于理解曲面上的导数和曲率至关重要。书中通过详细的计算示例,一步步展示了如何计算联络系数,以及如何利用联络来定义协变导数。这些计算过程虽然有一定难度,但作者的讲解条理清晰,每一步的逻辑都很顺畅,让我能够跟着他的思路一步步完成推导。尤其是在讲解测地线时,作者巧妙地利用联络的概念,将其定义为“自身平行移动的曲线”,这比我之前理解的“两点之间最短的曲线”要更具几何直觉,也更能体现微分几何的内在统一性。 这本书的另一个亮点在于它对“曲率”的深入探讨。我之前对曲率的理解局限于平面曲线的曲率,认为它只是描述曲线弯曲程度的一个量。然而,在这本书中,我才了解到曲率还有更丰富的内涵,比如法曲率、主曲率、高斯曲率等等,以及它们在曲面上的几何意义。作者不仅仅是给出了公式,更重要的是解释了这些曲率如何反映曲面的局部几何性质。例如,高斯曲率的正负就直接决定了曲面在某一点是凸起(球形)、凹陷(马鞍形)还是平坦(平面)。书中关于曲率张量的讲解,更是让我领略到了微分几何的强大之处,它能够用一个张量来刻画曲面的所有曲率信息。我至今还记得书中关于曲率张量与里奇张量、斯克里尔张量之间关系的推导,虽然过程复杂,但每一步都充满了数学的严谨与美感。 我特别欣赏书中关于“测地曲率”和“法向曲率”的区分和联系。很多时候,我们会把这些概念混淆,但这本书通过清晰的定义和直观的图示,让我彻底理解了它们的区别。测地曲率描述了曲线在曲面上的“侧向”弯曲程度,而法向曲率则直接反映了曲面本身的弯曲程度。书中利用了向量分解的方法,将曲线上任意一点的加速度向量分解为切向和法向分量,从而引出这两个重要的曲率概念。这种分解的思想在物理学中也非常常见,让我觉得数学与物理有着天然的联系。通过对曲率的深入理解,我对“形状”这个概念有了更深的体会,不再仅仅停留在视觉上的观察,而是能够用数学的语言来量化和描述。 更让我感到惊叹的是,这本书不仅讲解了基本的概念,还涉及了一些高级的内容,比如关于“黎曼几何”的初步介绍。我之前对黎曼几何的印象是极其抽象和高深的,但作者通过将黎曼流形视为具有度量的微分流形,以及介绍度量张量如何影响几何结构,让我对它有了一个初步的认识。书中关于度量张量的计算和性质的讲解,虽然还需要反复咀嚼,但已经让我窥见了微分几何在描述弯曲时空等复杂物理现象中的巨大潜力。我尤其对书中关于“曲率形式”的讲解印象深刻,它以一种更加统一和简洁的方式来描述曲面的曲率,让我对微分几何的抽象化能力有了新的认识。 这本书的结构安排也非常合理。它从基础的曲线和曲面入手,逐渐过渡到更抽象的流形和张量分析。每个章节都包含大量的例题和习题,让我能够及时检验自己的理解程度。这些例题的难度适中,既能巩固基本概念,又能引导我思考更深层次的问题。我花了很多时间来做习题,虽然有些题目很有挑战性,但每当我成功解出时,都会有一种成就感。特别是那些需要结合多个章节知识才能解决的综合性题目,更是让我体会到微分几何知识体系的连贯性和完整性。 阅读这本书的过程,就像是在攀登一座知识的高峰。一路上,有陡峭的悬崖,也有开阔的平台。作者以其深厚的功底和细腻的笔触,为我铺设了一条相对平坦的道路,让我能够克服重重困难,不断向前。我特别喜欢书中对于“外微分”和“积分”的讲解,它将微积分的思想推广到了微分流形上,让我看到了微积分的普适性。书中关于斯托克斯公式的推广,更是让我惊叹于数学的简洁与力量,一个如此普遍的定理竟然能够统一处理如此多不同维度的积分问题。 总而言之,《微分几何讲义》是一本不可多得的数学好书。它不仅严谨地阐述了微分几何的核心概念,更以其清晰的逻辑、丰富的例证和深入的讲解,让我在学习过程中获得了巨大的乐趣和成就感。我强烈推荐给所有对数学,特别是对几何感兴趣的读者。这本书让我对数学的理解进入了一个全新的维度,也点燃了我进一步探索更深层数学奥秘的激情。 这本书不仅仅是学术的堆砌,更像是一场数学思想的盛宴。我从未想过,如此抽象的数学概念,竟然能够被如此生动地呈现出来。作者在讲解过程中,时常穿插一些历史背景和思想的演变,这让我觉得自己在与数学家们进行跨越时空的对话。例如,在讲解曲率时,书中回顾了高斯和黎曼等数学家在这一领域做出的开创性贡献,让我对这些数学巨匠充满了敬意。这种人文关怀式的讲解,让我在学习纯粹的数学知识之余,也能感受到数学的魅力和它所蕴含的智慧。

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对于一个对数学抱有浓厚兴趣但又非专业背景的读者来说,寻找一本既能深入浅出讲解概念,又能展现数学内在逻辑之美的书籍,是一项不小的挑战。《微分几何讲义》这本书,却恰恰满足了我的这些期望。它以一种非常“故事性”的叙述方式,将抽象的几何概念变得鲜活起来。作者首先从我们最熟悉的三维欧几里得空间中的曲线入手,通过对其局部几何性质的细致分析,比如切线、法线、曲率,来引导我们理解“局部”几何的概念。 我印象最深的是书中关于“曲率”的讲解。它不仅仅是一个数学量,更是曲线弯曲程度的直观体现。作者用非常形象的比喻,将曲线的曲率比作汽车在转弯时的“急迫感”,曲率越大,转弯越急。他还详细介绍了不同类型的曲率,如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深入阐述了它们在描述曲面局部几何形态上的重要性。尤其对高斯曲率的解读,让我恍然大悟,原来一个简单的数值,竟然能够如此精准地刻画出曲面的局部形状。 随后,书中将我们的视野从二维曲线拓展到了三维空间中的曲面。在这里,他引入了“第一基本形式”和“第二基本形式”这两个核心概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”比作曲面自身的“内在度量”,它就像是曲面自带的尺子和量角器,让我们可以在曲面内部测量长度和角度。而“第二基本形式”则描绘了曲面如何“拥抱”周围的空间,即曲面的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的理解。 书中对“仿射联络”的介绍,更是将我带入了一个全新的数学维度。我之前一直对“平行移动”的概念感到模糊,不知道如何在弯曲的曲面上进行定义。然而,作者通过引入“仿射联络”,清晰地解释了如何在曲面上定义向量的“平行移动”,并以此引出了“协变导数”这一重要的工具。这种循序渐进的讲解方式,让我逐步理解了联络在处理向量场微分时的核心作用。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的阐述就显得更加透彻了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终与其自身保持平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最直观的例子。这种将抽象概念与直观几何对象联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 书中对“曲率张量”的介绍,是本书的另一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他通过生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 更令我惊喜的是,书中还涉及到了一些“黎曼几何”的初步内容。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 书中配以的精美插图,起到了画龙点睛的作用。每一张图都恰到好处地描绘了抽象的几何概念,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及,极大地帮助了我建立起直观的理解。 总而言之,《微分几何讲义》这本书,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师。它以一种清晰、严谨且富有启发性的方式,将复杂的微分几何理论娓娓道来,让我对这门学科产生了浓厚的兴趣,并激发了我继续深入探索的欲望。它是一本能够真正引领读者走进微分几何殿堂的优秀著作。

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对于一本名为《微分几何讲义》的书籍,我的期望便是它能够清晰、有条理地梳理这一学科的脉络,并且提供扎实的理论基础与必要的计算工具。而我拿到这本书后,最先吸引我的便是它那精心设计的章节结构。作者并没有采用我们常见的按部就班的线性叙述,而是巧妙地运用了“递进式”的讲解模式。一开始,便从最直观的曲线和曲面入手,将我们带入熟悉的二维和三维欧几里得空间,通过对这些具象对象的几何性质的探讨,循序渐进地引入法向量、切向量、曲率等基本概念。这种“由具象到抽象”的逻辑,极大地降低了初学者的畏难情绪,让我能够以一种更加轻松的心态去接触这些看似复杂的几何工具。 书中对于“曲面参数表示”的讲解,更是细致入微。它不仅给出了参数方程的定义,还详细阐述了不同参数表示法之间的转换,以及在参数变换下,基本形式系数如何变化。我尤其欣赏书中对“第一基本形式”的阐述,作者将其解释为度量曲面上长度和角度的“内禀”工具,这让我明白了为什么我们可以在不依赖外围空间的情况下,来研究曲面自身的几何性质。通过对第一基本形式的深入分析,我们可以计算出曲面上的距离、角度、面积,这些都是研究曲面内在几何结构的基础。书中提供的许多计算示例,都非常详尽,每一步的推导都清晰可见,让我能够完全跟上作者的思路,并且举一反三地去解决类似的计算问题。 接着,书中自然而然地过渡到了“第二基本形式”,并且巧妙地将其与第一基本形式联系起来。作者用非常直观的语言解释了第二基本形式的几何意义,它描述了曲面如何“嵌入”到周围空间中,即曲面的“外在”弯曲程度。通过比较第一和第二基本形式,我们可以定义出法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率。我记得书中有一段关于如何理解高斯曲率的讲解,作者用了一个非常生动的比喻,将曲面比作一块被拉伸或压缩的布料,高斯曲率的正负就决定了布料在这一点是会被“鼓起来”(正高斯曲率,如球体),还是会被“压下去”(负高斯曲率,如马鞍形),或者保持平坦(零高斯曲率,如平面)。这种形象的类比,让我对这些抽象的几何量产生了深刻的直观认识。 书中对“联络”的阐述,更是将我带入了更高的数学境界。我之前一直对“平行移动”的概念感到有些模糊,不知道它在曲面上是如何定义的。而这本书则通过引入“仿射联络”的概念,清晰地解释了在曲面上如何定义向量的“平行移动”。作者通过“协变导数”这一工具,将联络的定义与向量场的微分联系起来,使得我们可以以一种统一的方式来处理曲面上的微分运算。我尤其对书中关于“测地线”的推导过程印象深刻。通过将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,作者巧妙地将联络的概念与曲线的几何性质联系起来,从而得到了描述测地线的微分方程。这让我看到了数学概念之间深刻的内在联系,也体会到了微分几何的逻辑之美。 对于“曲率张量”的引入,更是本书的一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是通过讲解“曲率张量”如何衡量联络在不同方向上的“不可交换性”,来揭示曲面弯曲的本质。他解释说,如果我们沿着不同的路径移动同一个向量,最终会得到不同的结果,而曲率张量正是量化了这种路径依赖性。书中详细地阐述了曲率张量的计算方法,以及它与里奇曲率、斯克里尔曲率等重要几何量的关系。通过对这些张量的学习,我仿佛获得了“透视”曲面内在几何性质的“X光”,能够从根本上理解曲面的弯曲程度和几何特性。 此外,本书在介绍“黎曼几何”时,也做得非常出色。它并没有过于深奥,而是从“黎曼度量”这一核心概念出发,解释了如何在微分流形上引入度量,从而定义长度、角度和体积。作者将黎曼流形视为更一般化的曲面概念,使得我们能够将之前学到的关于曲面的几何思想推广到更高维度的空间。书中关于“指数映射”的讲解,也让我对流形上的距离概念有了更清晰的认识。 最后,这本书的习题设计也非常有价值。它们涵盖了从基础的概念验证到复杂的理论推导,能够帮助我巩固所学知识,并发现自己理解上的不足。许多习题都引导我去思考一些更深层次的问题,激发了我对微分几何更进一步探索的兴趣。总而言之,这本《微分几何讲义》不仅内容翔实,而且讲解清晰,逻辑严谨,是我学习微分几何过程中不可或缺的良师益友。

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我对数学的热爱,很大程度上源于那些能够将复杂概念变得易于理解,并展现出数学内在美的书籍。《微分几何讲义》这本书,正是这样一本让我受益匪浅的著作。它的开篇并非直接抛出枯燥的公式,而是以一种非常“有温度”的方式,将我们引入微分几何的世界。作者首先从我们最为熟悉的几何对象——二维曲线入手,通过对其切线、法线、曲率等基本性质的细致剖析,为读者建立起一个坚实的几何基础。 我特别欣赏书中对于“曲率”的阐释。它不仅仅是一个数学量,更是描述曲线弯曲程度的直观度量。作者用生动的比喻,比如将曲线比作一条柔软的绳子,在不同的地方被拉扯的程度不同,曲率就是衡量这种“拉扯”程度的指标。同时,他也详细介绍了不同类型的曲率,如法曲率、主曲率、高斯曲率和平均曲率,并深入探讨了它们在曲面几何中的意义。书中关于高斯曲率的介绍,让我印象尤为深刻,它不仅是一个数值,更是曲面在某一点局部形态的“身份标识”。 随后,作者将我们的目光从曲线引向了三维空间中的曲面。他引入了“第一基本形式”和“第二基本形式”这两个核心概念。我至今仍清晰地记得,书中将“第一基本形式”比作曲面自身的“内在度量”,它就像是曲面自带的尺子和量角器,让我们可以在曲面内部测量长度和角度。而“第二基本形式”则描绘了曲面如何“拥抱”周围的空间,即曲面的“外在”弯曲程度。这种“内禀”与“外在”的区分,让我对曲面的几何性质有了更深刻的理解,也为后续研究奠定了基础。 书中对“联络”的引入,更是让我领略到了微分几何的抽象与优雅。我之前对“平行移动”的概念总有些模糊,不知道如何在弯曲的曲面上进行定义。然而,作者通过引入“仿射联络”,清晰地解释了如何在曲面上定义向量的“平行移动”,并以此引出了“协变导数”这一重要的工具。这种循序渐进的讲解方式,让我逐步理解了联络在处理向量场微分时的核心作用。 在理解了联络之后,书中对“测地线”的阐述就显得更加透彻了。作者将测地线定义为“自身平行移动的曲线”,这意味着沿着测地线前进的向量,始终与其自身保持平行。这让我联想到了平面上的直线,它们正是测地线最直观的例子。这种将抽象概念与直观几何对象联系起来的讲解方式,让我觉得学习过程充满了乐趣。 书中对“曲率张量”的介绍,是本书的另一大亮点。作者并没有直接给出复杂的公式,而是将其视为衡量联络“不可交换性”的工具。他通过生动的比喻,比如沿着两条不同路径移动一个向量,最终得到的差异,来解释曲率张量的意义。这种对数学概念内在逻辑的深度挖掘,让我对微分几何有了更本质的理解。 更令我惊喜的是,书中还涉及到了一些“黎曼几何”的初步内容。作者通过介绍“黎曼度量”的概念,将我们之前学到的关于曲面的度量思想推广到了更一般的流形上。这让我意识到,微分几何不仅仅是研究三维空间中的曲面,更是描述和理解更广泛的几何世界。 书中配以的精美插图,起到了画龙点睛的作用。每一张图都恰到好处地描绘了抽象的几何概念,让那些难以想象的高维空间和复杂曲面变得触手可及,极大地帮助了我建立起直观的理解。 总而言之,《微分几何讲义》是一本集理论深度、讲解清晰和人文关怀于一体的数学著作。它不仅为我打开了微分几何这扇通往奇妙数学世界的大门,更教会了我如何以一种更深刻、更严谨的视角去理解数学的本质。我非常感谢作者的辛勤付出,为我们提供了如此优秀的学习资源。

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Yau的神作,此书基础是Riemann几何和椭圆PDE,相比他的Harmonic Map上手更容易一些

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将几何的变分问题转化为热方程求解,本质起到了讲逻辑证明变换为计算,变分等价为解热方程,证明变换为计算,计算可能是一个命题和另一个命题证明之间最短的距离

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