Riemannian Geometry and Geometric Analysis

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出版者:Springer
作者:Jürgen Jost
出品人:
页数:624
译者:
出版时间:2011-9-28
价格:USD 70.52
装帧:Paperback
isbn号码:9783642212970
丛书系列:universitext
图书标签:
  • 黎曼几何
  • 数学
  • 几何
  • 微分几何
  • 几何分析
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  • Riemannian Geometry
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  • Differential Geometry
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  • Geometry of Curves
  • Geometry of Surfaces
  • Mathematical Physics
  • Geodesics
  • Topology
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具体描述

This established reference work continues to lead its readers to some of the hottest topics of contemporary mathematical research. The previous edition already introduced and explained the ideas of the parabolic methods that had found a spectacular success in the work of Perelman at the examples of closed geodesics and harmonic forms. It also discussed further examples of geometric variational problems from quantum field theory, another source of profound new ideas and methods in geometry.

The 6th edition includes a systematic treatment of eigenvalues of Riemannian manifolds and several other additions. Also, the entire material has been reorganized in order to improve the coherence of the book.

From the reviews:

"This book provides a very readable introduction to Riemannian geometry and geometric analysis. ... With the vast development of the mathematical subject of geometric analysis, the present textbook is most welcome." Mathematical Reviews

"...the material ... is self-contained. Each chapter ends with a set of exercises. Most of the paragraphs have a section ‘Perspectives’, written with the aim to place the material in a broader context and explain further results and directions." Zentralblatt MATH

拓扑学基础与黎曼几何的宏伟蓝图 作者: [此处可填写真实作者名] 出版社: [此处可填写真实出版社名] 出版年份: [此处可填写真实出版年份] --- 内容概述 本书旨在为读者构建一个坚实而详尽的微分几何与拓扑学基础,尤其侧重于现代几何学中至关重要的流形理论、纤维丛以及同调论的深入探讨。本书的视角是纯粹的几何构造与分析工具的完美结合,它不直接深入到黎曼度量的精细结构或特定几何分析的复杂方程组,而是为理解这些高级主题奠定不可或缺的理论基石。 全书结构严谨,从最基本的集合论和拓扑空间概念出发,逐步过渡到光滑结构、切丛的构建,并最终涵盖了微分形式的积分理论(De Rham上同调)及其在拓扑空间上的应用。 第一部分:拓扑空间的深入探索(基础与结构) 第一章:拓扑学的公理与构造 本章从点集拓扑的公理体系入手,严格定义了拓扑空间、开集、闭集、邻域、闭包与内部。重点探讨了连续性的概念,并引入了基础的拓扑空间实例,如欧几里得空间 $mathbb{R}^n$ 上的标准拓扑。 紧致性与连通性: 深入分析了这两个核心拓扑性质的代数和几何意义。紧致性通过 Heine-Borel 定理(在有限维欧氏空间中)得以清晰阐述,并引出了紧集上的连续函数的性质。连通性则通过路径连通性进行拓展,并探讨了分离公理(如 $T_1, T_2$ 或 Hausdorff 性质)的重要性。 积空间与商空间: 详细讨论了构造新的拓扑空间的两种基本方法:积拓扑和商拓扑。特别关注了如何通过等价关系定义流形结构前的基础空间结构。 第二章:度量空间与完备性 本章引入了度量空间的概念,将拓扑结构与其距离信息相结合。 完备性(Completeness): 深入研究了完备度量空间(如巴拿赫空间)的性质,这是后续进行收敛性分析和不动点定理(如 Banach 不动点定理)的基础。通过展示完备性在几何分析中构造解的存在性中的关键作用,凸显了其理论价值。 等距变换与收缩映射: 探讨了保持距离的变换,并引入了收缩映射的概念,为后续分析中的收敛性提供了工具。 第二部分:流形与光滑结构(从拓扑到微分) 第三章:拓扑流形与坐标图册 本章是全书的转折点,将抽象的拓扑空间提升到具有局部微分结构的流形。 局部欧氏空间: 严格定义了 $n$ 维拓扑流形,强调其局部行为与 $mathbb{R}^n$ 的同胚性。 图册(Atlas)与转移映射: 详细阐述了如何通过一组坐标图片(Chart)覆盖流形,并着重分析了不同坐标系之间的转移映射(Transition Maps)的性质。这是从拓扑到光滑结构的关键桥梁。 光滑流形(Smooth Manifolds): 定义了光滑结构,要求转移映射是无穷次可微的($C^{infty}$)。讨论了光滑流形存在的例子,如球面 $S^n$ 和环面 $T^2$。 第四章:向量场与切空间 本章开始引入流形上的切向结构,这是所有微分几何分析的基础。 导子与切向量: 以曲线在流形上的运动为直观起点,严格定义了流形上某一点的切空间 $T_pM$ 作为线性空间。 切丛(Tangent Bundle): 构造了流形 $M$ 的全体切空间的集合 $TM$,并证明了 $TM$ 自身也是一个光滑流形。分析了其纤维丛的结构。 向量场(Vector Fields): 将向量场定义为光滑的截面,并探讨了向量场的李括号(Lie Bracket)的定义,这是衡量两个向量场之间“不可交换性”的关键工具,但本书侧重于其作为微分算子的代数性质,而非其在李群上的具体应用。 第三部分:微分形式与积分几何基础 第五章:微分形式与外代数 本章引入了微分几何中进行分析和积分操作的核心工具——微分形式。 张量代数基础回顾: 简要回顾了线性代数中张量空间的构造,为理解协变张量(微分形式的推广)做准备。 微分 $k$ 形式: 严格定义了光滑函数在流形上的微分(1 形式),并推广到 $k$ 形式 $Omega^k(M)$。重点分析了 $k$ 形式的楔积(Wedge Product) $wedge$,它是外代数的基础。 外微分算子 $d$: 定义了外微分 $d: Omega^k(M) o Omega^{k+1}(M)$,并证明了其核心性质 $d^2 = 0$。这是本章的理论核心,预示了后续同调论的出现。 第六章:De Rham 上同调简介(拓扑不变量的代数表达) 虽然不深入黎曼度量的具体分析,但本章探讨了微分形式代数如何揭示空间的拓扑结构。 闭微分形式与恰当微分形式: 基于 $d^2=0$,定义了闭形式($ ext{ker}(d)$)和恰当形式($ ext{Im}(d)$)。 De Rham 上同调群 $H_{dR}^k(M)$: 定义了商空间 $Omega^k(M) / dOmega^{k-1}(M)$。本章的重点在于展示这些群是拓扑不变量,与选择的光滑结构无关。通过对简单流形(如圆 $S^1$ 和圆环 $T^2$)的初步计算,展示了其在区分不同拓扑空间方面的强大能力。 拓扑与几何的界限: 明确指出 De Rham 定理将微分形式的分析工具与拓扑学的不变量紧密联系起来,但本书在此处截止,不对 Poincaré 引理或 $ ext{Hodge}$ 理论做进一步的黎曼几何展开。 --- 适用读者与学习目标 本书适合具有扎实多变量微积分基础(包括线性代数和一些基础拓扑知识,如点集拓扑的初步概念)的数学系高年级本科生或研究生。 学习目标: 1. 掌握光滑流形的严谨构造和局部坐标变换的技巧。 2. 理解切空间、向量场和李括号的几何意义。 3. 熟练运用微分形式和外微分进行计算和代数处理。 4. 建立微分几何与代数拓扑(通过 De Rham 上同调)之间的深刻联系,理解拓扑不变量的分析基础。 本书提供了一个清晰、无冗余的路径,使读者能够建立现代几何分析所需的最坚实理论骨架,为未来深入研究黎曼几何、辛几何或微分拓扑打下无可动摇的分析基础。

作者简介

Jürgen Jost is Codirector of the Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences in Leipzig, Germany, an Honorary Professor at the Department of Mathematics and Computer Sciences at Leipzig University, and an External Faculty Member of the Santa Fe Institute for the Sciences of Complexity, New Mexico, USA.

He is the author of a number of further Springer textbooks including Postmodern Analysis (1997, 2002, 2005), Compact Riemann Surfaces (1997, 2002, 2006), Partial Differential Equations (2002, 2007), Differentialgeometrie und MInimalflächen (1994, 2007, with J. Eschenburg), Dynamical Systems (2005), as well as several research monographs, such as Geometry and Physics (2009), and many publications in scientific journals.

目录信息

Preface
Contents
Chapter 1: Riemannian Manifolds
1.1 Manifolds and Differentiable Manifolds
1.2 Tangent Spaces
1.3 Submanifolds
1.4 Riemannian Metrics
1.5 Existence of Geodesics on Compact Manifolds
1.6 The Heat Flow and the Existence of Geodesics
1.7 Existence of Geodesics on Complete Manifolds
Exercises for Chapter 1
Chapter 2: Lie Groups and Vector Bundles
2.1 Vector Bundles
2.2 Integral Curves of Vector Fields. Lie Algebras
2.3 Lie Groups
2.4 Spin Structures
Exercises for Chapter 2
Chapter 3: The Laplace Operator and Harmonic Differential Forms
3.1 The Laplace Operator on Functions
3.2 The Spectrum of the Laplace Operator
3.3 The Laplace Operator on Forms
3.4 Representing Cohomology Classes by Harmonic Forms
3.5 Generalizations
3.6 The Heat Flow and Harmonic Forms
Exercises for Chapter 3
Chapter 4: Connections and Curvature
4.1 Connections in Vector Bundles
4.2 Metric Connections. The Yang–MillsFunctional
4.3 The Levi-Civita Connection
4.4 Connections for Spin Structures and the Dirac Operator
4.5 The Bochner Method
4.6 Eigenvalue Estimates by the Method of Li–Yau
4.7 The Geometry of Submanifolds
4.8 Minimal Submanifolds
Exercises for Chapter 4
Chapter 5: Geodesics and Jacobi Fields
5.1 First and second Variation of Arc Length and Energy
5.2 Jacobi Fields
5.3 Conjugate Points and Distance Minimizing Geodesics
5.4 Riemannian Manifolds of Constant Curvature
5.5 The Rauch Comparison Theorems and Other Jacobi Field Estimates
5.6 Geometric Applications of Jacobi Field Estimates
5.7 Approximate Fundamental Solutions and Representation Formulas
5.8 The Geometry of Manifolds of Nonpositive Sectional Curvature
Exercises for Chapter 5
A Short Survey on Curvature and Topology
Chapter 6: Symmetric Spaces and Kähler Manifolds
6.1 Complex Projective Space
6.2 Kähler Manifolds
6.3 The Geometry of Symmetric Spaces
6.4 Some Results about the Structure of Symmetric Spaces
6.5 The Space Sl(n, R)/SO(n, R)
6.6 Symmetric Spaces of Noncompact Type
Exercises for Chapter 6
Chapter 7: Morse Theory and Floer Homology
7.1 Preliminaries: Aims of Morse Theory
7.2 The Palais–Smale Condition, Existence of Saddle Points
7.3 Local Analysis
7.4 Limits of Trajectories of the Gradient Flow
7.5 Floer Condition, Transversality and Z2-Cohomology
7.6 Orientations and Z-homology
7.7 Homotopies
7.8 Graph flows
7.9 Orientations
7.10 The Morse Inequalities
7.11 The Palais–Smale Condition and the Existence of Closed Geodesics
Exercises for Chapter 7
Chapter 8: Harmonic Maps between Riemannian Manifolds
8.1 Definitions
8.2 Formulas for Harmonic Maps. The Bochner Technique
8.3 The Energy Integral and Weakly Harmonic Maps
8.4 Higher Regularity
8.5 Existence of Harmonic Maps for Nonpositive Curvature
8.6 Regularity of Harmonic Maps for Nonpositive Curvature
8.7 Harmonic Map Uniqueness and Applications
Exercises for Chapter 8
Chapter 9: Harmonic Maps from Riemann Surfaces
9.1 Two-dimensional Harmonic Mappings
9.2 The Existence of Harmonic Maps in Two Dimensions
9.3 Regularity Results
Exercises for Chapter 9
Chapter 10: Variational Problems from Quantum Field Theory
10.1 The Ginzburg–Landau Functional
10.2 The Seiberg–Witten Functional
10.3 Dirac-harmonic Maps
Exercises for Chapter 10
A Linear Elliptic Partial Differential Equations
A.1 Sobolev Spaces
A.2 Linear Elliptic Equations
A.3 Linear Parabolic Equations
B Fundamental Groups and Covering Spaces
Bibliography
Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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阅读体验方面,我必须得说,作者的叙事风格像是在带领你进行一场精心规划的智力探险。他没有那种枯燥的教科书腔调,反而充满了对数学美学的深刻洞察和热情。开篇的引入非常巧妙,总是能用一种更直观、更具几何直觉的方式来搭建框架,让你在理解核心思想之前,先对整个理论的宏大蓝图有一个大致的把握。随后,论证的展开逻辑严密,步步为营,每一步的推导都显得顺理成章,让人感觉自己好像是亲手构建起这个数学大厦的学徒,而不是被动地接受既有知识的灌输。即便是面对那些看似艰涩的定理,作者也能找到绝佳的比喻或类比来打通关键的认知障碍,这种“引导式学习”的方法,对于我们这种需要融会贯通的深度学习者来说,简直是醍醐灌顶。

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这本书的参考价值远远超出了其作为一本标准教材的范畴,它更像是一部浓缩了领域核心智慧的参考手册。我发现自己时不时地会翻回到某些章节,不是为了重新学习基础,而是为了检验自己理解的深度或寻找某个特定结论的最佳表述方式。它的索引系统做得极其详尽,查找特定公式或定义的速度非常快,这在进行论文写作或准备讲座时,无疑节省了大量的查找时间。更令人称道的是,作者在章节末尾提供的“进一步阅读”建议列表,精准且富有针对性,它们指向了领域内那些最具影响力的前沿工作和更深入的专题文献,为有志于进行原创性研究的读者指明了清晰的进阶路径。这本书的这种“面向未来”的学术服务精神,让它在同类著作中显得尤为突出。

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这本书的内容深度和广度都达到了一个令人惊叹的水平,但更难能可贵的是它在概念衔接上的流畅度。很多同类书籍往往在不同的理论分支间存在明显的“断层”,需要读者自己耗费大量精力去寻找它们之间的内在联系,但这本著作却巧妙地构建了一条清晰的脉络。从基础的流形概念,到黎曼度量的构造,再到更高级的曲率张量分析,乃至涉及到一些分析学工具的应用,它们之间似乎总有一种看不见的丝线将它们紧密地牵引在一起。这种高度的统一性,极大地帮助读者建立起一个全面且相互关联的知识体系,不再将各个概念视为孤立的点,而是视为一个整体有机系统的一部分。对于希望深入研究几何分析交叉领域的学者来说,这种宏观的把握能力是至关重要的财富。

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这本书的装帧设计实在是令人眼前一亮。封面采用了深沉的藏青色,配上简洁的银色字体,散发出一种低调而又沉稳的学术气息。纸张的质感非常细腻,印刷清晰度极高,即便是那些复杂的几何图形和公式,也能看得一清二楚,拿在手里沉甸甸的,给人一种精心制作的感觉。内页的排版也颇具匠心,行距和字距都经过了精心的调整,长时间阅读也不会让人感到视觉疲劳。特别是那些需要图示辅助理解的概念,插图的质量非常高,线条流畅,标记清晰,极大地帮助了我们消化那些抽象的数学概念。这种对物理细节的关注,无疑反映了出版方对学术质量的极致追求,让读者在阅读过程中获得了一种极佳的仪式感和愉悦感。这本书的实体版本,绝对是书架上值得珍藏的一件艺术品,它不仅仅是一本工具书,更像是一件精心打造的工艺品。

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我尝试着对比了手头上的几本经典教材,发现这本书在对“直觉”和“严谨性”之间平衡拿捏得最为到位。它没有为了追求形式上的完全抽象而牺牲掉读者对几何图像的感知能力,这一点至关重要。它会用非常严谨的数学语言来定义和证明,但与此同时,会在关键的转折点插入一些非常富有启发性的几何图像或思想实验,让读者能够“看到”数学在做什么。比如在讨论测地线偏离时,那种仿佛能触摸到的空间弯曲感,是纯粹的代数推导难以给予的。这种双管齐下的教学策略,使得学习过程既令人信服又充满探索的乐趣,成功地将抽象的符号世界与具象的几何空间重新连接起来,这是许多纯粹偏向分析或偏向拓扑的教材难以企及的高度。

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利用通勤和在公司摸鱼的时间艰难地啃完了><没有理工基础是真的惨

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nice review of kahler manifold.

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利用通勤和在公司摸鱼的时间艰难地啃完了><没有理工基础是真的惨

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利用通勤和在公司摸鱼的时间艰难地啃完了><没有理工基础是真的惨

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