Differential Forms in Algebraic Topology

Author: Raoul Bott
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9781475739510
Release Date: 2013-04-17
Genre: Mathematics

Developed from a first-year graduate course in algebraic topology, this text is an informal introduction to some of the main ideas of contemporary homotopy and cohomology theory. The materials are structured around four core areas: de Rham theory, the Cech-de Rham complex, spectral sequences, and characteristic classes. By using the de Rham theory of differential forms as a prototype of cohomology, the machineries of algebraic topology are made easier to assimilate. With its stress on concreteness, motivation, and readability, this book is equally suitable for self-study and as a one-semester course in topology.

Algebraic Topology Via Differential Geometry

Author: M. Karoubi
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 0521317142
Release Date: 1987
Genre: Mathematics

In this volume the authors seek to illustrate how methods of differential geometry find application in the study of the topology of differential manifolds. Prerequisites are few since the authors take pains to set out the theory of differential forms and the algebra required. The reader is introduced to De Rham cohomology, and explicit and detailed calculations are present as examples. Topics covered include Mayer-Vietoris exact sequences, relative cohomology, Pioncare duality and Lefschetz's theorem. This book will be suitable for graduate students taking courses in algebraic topology and in differential topology. Mathematicians studying relativity and mathematical physics will find this an invaluable introduction to the techniques of differential geometry.

Vektoranalysis

Author: Klaus Jänich
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662107522
Release Date: 2013-07-29
Genre: Mathematics

Die Vektoranalysis handelt, in klassischer Darstellung, von Vektorfeldern, den Operatoren Gradient, Divergenz und Rotation, von Linien-, Flächen- und Volumenintegralen und von den Integralsätzen von Gauß, Stokes und Green. In moderner Fassung ist es der Cartansche Kalkül mit dem Satz von Stokes. Das vorliegende Buch vertritt grundsätzlich die moderne Herangehensweise, geht aber auch sorgfältig auf die klassische Notation und Auffassung ein. Das Buch richtet sich an Mathematik- und Physikstudenten ab dem zweiten Studienjahr, die mit den Grundbegriffen der Differential- und Integralrechnung in einer und mehreren Variablen sowie der Topologie vertraut sind. Der sehr persönliche Stil des Autors und die aus anderen Büchern bereits bekannten Lernhilfen, wie: viele Figuren, mehr als 50 kommentierte Übungsaufgaben, über 100 Tests mit Antworten machen, auch diesen Text zum Selbststudium hervorragend geeignet.

Ma und Kategorie

Author: J.C. Oxtoby
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783642960741
Release Date: 2013-03-08
Genre: Mathematics

Dieses Buch behandelt hauptsächlich zwei Themenkreise: Der Bairesche Kategorie-Satz als Hilfsmittel für Existenzbeweise sowie Die "Dualität" zwischen Maß und Kategorie. Die Kategorie-Methode wird durch viele typische Anwendungen erläutert; die Analogie, die zwischen Maß und Kategorie besteht, wird nach den verschiedensten Richtungen hin genauer untersucht. Hierzu findet der Leser eine kurze Einführung in die Grundlagen der metrischen Topologie; außerdem werden grundlegende Eigenschaften des Lebesgue schen Maßes hergeleitet. Es zeigt sich, daß die Lebesguesche Integrationstheorie für unsere Zwecke nicht erforderlich ist, sondern daß das Riemannsche Integral ausreicht. Weiter werden einige Begriffe aus der allgemeinen Maßtheorie und Topologie eingeführt; dies geschieht jedoch nicht nur der größeren Allgemeinheit wegen. Es erübrigt sich fast zu erwähnen, daß sich die Bezeichnung "Kategorie" stets auf "Bairesche Kategorie" be zieht; sie hat nichts zu tun mit dem in der homologischen Algebra verwendeten Begriff der Kategorie. Beim Leser werden lediglich grundlegende Kenntnisse aus der Analysis und eine gewisse Vertrautheit mit der Mengenlehre vorausgesetzt. Für die hier untersuchten Probleme bietet sich in natürlicher Weise die mengentheoretische Formulierung an. Das vorlie gende Buch ist als Einführung in dieses Gebiet der Analysis gedacht. Man könnte es als Ergänzung zur üblichen Grundvorlesung über reelle Analysis, als Grundlage für ein Se minar oder auch zum selbständigen Studium verwenden. Bei diesem Buch handelt es sich vorwiegend um eine zusammenfassende Darstellung; jedoch finden sich in ihm auch einige Verfeinerungen bekannter Resultate, namentlich Satz 15.6 und Aussage 20.4. Das Literaturverzeichnis erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Häufig werden Werke zitiert, die weitere Literaturangaben enthalten.

Differentialgeometrie Topologie und Physik

Author: Mikio Nakahara
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662453001
Release Date: 2015-02-23
Genre: Science

Differentialgeometrie und Topologie sind wichtige Werkzeuge für die Theoretische Physik. Insbesondere finden sie Anwendung in den Gebieten der Astrophysik, der Teilchen- und Festkörperphysik. Das vorliegende beliebte Buch, das nun erstmals ins Deutsche übersetzt wurde, ist eine ideale Einführung für Masterstudenten und Forscher im Bereich der theoretischen und mathematischen Physik. - Im ersten Kapitel bietet das Buch einen Überblick über die Pfadintegralmethode und Eichtheorien. - Kapitel 2 beschäftigt sich mit den mathematischen Grundlagen von Abbildungen, Vektorräumen und der Topologie. - Die folgenden Kapitel beschäftigen sich mit fortgeschritteneren Konzepten der Geometrie und Topologie und diskutieren auch deren Anwendungen im Bereich der Flüssigkristalle, bei suprafluidem Helium, in der ART und der bosonischen Stringtheorie. - Daran anschließend findet eine Zusammenführung von Geometrie und Topologie statt: es geht um Faserbündel, characteristische Klassen und Indextheoreme (u.a. in Anwendung auf die supersymmetrische Quantenmechanik). - Die letzten beiden Kapitel widmen sich der spannendsten Anwendung von Geometrie und Topologie in der modernen Physik, nämlich den Eichfeldtheorien und der Analyse der Polakov'schen bosonischen Stringtheorie aus einer gemetrischen Perspektive. Mikio Nakahara studierte an der Universität Kyoto und am King’s in London Physik sowie klassische und Quantengravitationstheorie. Heute ist er Physikprofessor an der Kinki-Universität in Osaka (Japan), wo er u. a. über topologische Quantencomputer forscht. Diese Buch entstand aus einer Vorlesung, die er während Forschungsaufenthalten an der University of Sussex und an der Helsinki University of Sussex gehalten hat.

An Introduction to Manifolds

Author: Loring W. Tu
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9781441974006
Release Date: 2010-10-05
Genre: Mathematics

Manifolds, the higher-dimensional analogs of smooth curves and surfaces, are fundamental objects in modern mathematics. Combining aspects of algebra, topology, and analysis, manifolds have also been applied to classical mechanics, general relativity, and quantum field theory. In this streamlined introduction to the subject, the theory of manifolds is presented with the aim of helping the reader achieve a rapid mastery of the essential topics. By the end of the book the reader should be able to compute, at least for simple spaces, one of the most basic topological invariants of a manifold, its de Rham cohomology. Along the way, the reader acquires the knowledge and skills necessary for further study of geometry and topology. The requisite point-set topology is included in an appendix of twenty pages; other appendices review facts from real analysis and linear algebra. Hints and solutions are provided to many of the exercises and problems. This work may be used as the text for a one-semester graduate or advanced undergraduate course, as well as by students engaged in self-study. Requiring only minimal undergraduate prerequisites, 'Introduction to Manifolds' is also an excellent foundation for Springer's GTM 82, 'Differential Forms in Algebraic Topology'.

Vektoranalysis

Author: Ilka Agricola
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783834896728
Release Date: 2010-05-30
Genre: Mathematics

Dieses Lehrbuch eignet sich als Fortsetzungskurs in Analysis nach den Grundvorlesungen im ersten Studienjahr. Die Vektoranalysis ist ein klassisches Teilgebiet der Mathematik mit vielfältigen Anwendungen, zum Beispiel in der Physik. Das Buch führt die Studierenden in die Welt der Differentialformen und Analysis auf Untermannigfaltigkeiten des Rn ein. Teile des Buches können auch sehr gut für Vorlesungen in Differentialgeometrie oder Mathematischer Physik verwendet werden. Der Text enthält viele ausführliche Beispiele mit vollständigem Lösungsweg, die zur Übung hilfreich sind. Zahlreiche Abbildungen veranschaulichen den Text. Am Ende jedes Kapitels befinden sich weitere Übungsaufgaben. In der ersten Auflage erschien das Buch unter dem Titel "Globale Analysis". Der Text wurde an vielen Stellen überarbeitet. Fast alle Bilder wurden neu erstellt. Inhaltliche Ergänzungen wurden u. a. in der Differentialgeometrie sowie der Elektrodynamik vorgenommen.

Differentialgeometrie von Kurven und Fl chen

Author: Manfredo P. do Carmo
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783322850720
Release Date: 2013-04-17
Genre: Technology & Engineering

Inhalt: Kurven - Reguläre Flächen - Die Geometrie der Gauß-Abbildung - Die innere Geometrie von Flächen - Anhang

Rational Homotopy Theory and Differential Forms

Author: Phillip Griffiths
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9781461484684
Release Date: 2013-10-02
Genre: Mathematics

This completely revised and corrected version of the well-known Florence notes circulated by the authors together with E. Friedlander examines basic topology, emphasizing homotopy theory. Included is a discussion of Postnikov towers and rational homotopy theory. This is then followed by an in-depth look at differential forms and de Tham’s theorem on simplicial complexes. In addition, Sullivan’s results on computing the rational homotopy type from forms is presented. New to the Second Edition: *Fully-revised appendices including an expanded discussion of the Hirsch lemma *Presentation of a natural proof of a Serre spectral sequence result *Updated content throughout the book, reflecting advances in the area of homotopy theory With its modern approach and timely revisions, this second edition of Rational Homotopy Theory and Differential Forms will be a valuable resource for graduate students and researchers in algebraic topology, differential forms, and homotopy theory.

Topologie I

Author: Paul Alexandroff
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783662020210
Release Date: 2013-07-02
Genre: Mathematics

Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.

Einf hrung in die Geometrie und Topologie

Author: Werner Ballmann
Publisher: Springer-Verlag
ISBN: 9783034809016
Release Date: 2015-02-19
Genre: Mathematics

Das Buch bietet eine Einführung in die Topologie, Differentialtopologie und Differentialgeometrie. Es basiert auf Manuskripten, die in verschiedenen Vorlesungszyklen erprobt wurden. Im ersten Kapitel werden grundlegende Begriffe und Resultate aus der mengentheoretischen Topologie bereitgestellt. Eine Ausnahme hiervon bildet der Jordansche Kurvensatz, der für Polygonzüge bewiesen wird und eine erste Idee davon vermitteln soll, welcher Art tiefere topologische Probleme sind. Im zweiten Kapitel werden Mannigfaltigkeiten und Liesche Gruppen eingeführt und an einer Reihe von Beispielen veranschaulicht. Diskutiert werden auch Tangential- und Vektorraumbündel, Differentiale, Vektorfelder und Liesche Klammern von Vektorfeldern. Weiter vertieft wird diese Diskussion im dritten Kapitel, in dem die de Rhamsche Kohomologie und das orientierte Integral eingeführt und der Brouwersche Fixpunktsatz, der Jordan-Brouwersche Zerlegungssatz und die Integralformel von Stokes bewiesen werden. Das abschließende vierte Kapitel ist den Grundlagen der Differentialgeometrie gewidmet. Entlang der Entwicklungslinien, die die Geometrie der Kurven und Untermannigfaltigkeiten in Euklidischen Räumen durchlaufen hat, werden Zusammenhänge und Krümmung, die zentralen Konzepte der Differentialgeometrie, diskutiert. Den Höhepunkt bilden die Gaussgleichungen, die Version des theorema egregium von Gauss für Untermannigfaltigkeiten beliebiger Dimension und Kodimension. Das Buch richtet sich in erster Linie an Mathematik- und Physikstudenten im zweiten und dritten Studienjahr und ist als Vorlage für ein- oder zweisemestrige Vorlesungen geeignet.

Differential Geometry

Author: Loring W. Tu
Publisher: Springer
ISBN: 9783319550848
Release Date: 2017-07-01
Genre: Mathematics

This text presents a graduate-level introduction to differential geometry for mathematics and physics students. The exposition follows the historical development of the concepts of connection and curvature with the goal of explaining the Chern–Weil theory of characteristic classes on a principal bundle. Along the way we encounter some of the high points in the history of differential geometry, for example, Gauss' Theorema Egregium and the Gauss–Bonnet theorem. Exercises throughout the book test the reader’s understanding of the material and sometimes illustrate extensions of the theory. Initially, the prerequisites for the reader include a passing familiarity with manifolds. After the first chapter, it becomes necessary to understand and manipulate differential forms. A knowledge of de Rham cohomology is required for the last third of the text. Prerequisite material is contained in author's text An Introduction to Manifolds, and can be learned in one semester. For the benefit of the reader and to establish common notations, Appendix A recalls the basics of manifold theory. Additionally, in an attempt to make the exposition more self-contained, sections on algebraic constructions such as the tensor product and the exterior power are included. Differential geometry, as its name implies, is the study of geometry using differential calculus. It dates back to Newton and Leibniz in the seventeenth century, but it was not until the nineteenth century, with the work of Gauss on surfaces and Riemann on the curvature tensor, that differential geometry flourished and its modern foundation was laid. Over the past one hundred years, differential geometry has proven indispensable to an understanding of the physical world, in Einstein's general theory of relativity, in the theory of gravitation, in gauge theory, and now in string theory. Differential geometry is also useful in topology, several complex variables, algebraic geometry, complex manifolds, and dynamical systems, among other fields. The field has even found applications to group theory as in Gromov's work and to probability theory as in Diaconis's work. It is not too far-fetched to argue that differential geometry should be in every mathematician's arsenal.