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Geometria Differenziale

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Differential Geometry

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
MAT0194
Docente
Reto Buzano (Titolare)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Matematica (D.M. 270)
Anno
1° anno, 2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
D.M. 270 TAF B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
MAT/03 - geometria
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Inglese
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Orale
Prerequisiti
Conoscenza di base di varietà differenziabili, campi vettoriali e tensoriali e forme differenziali.

Basic knowledge of smooth manifolds, vector and tensor fields, differential forms.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni base sulla geometria Riemanniana, prestando una particolare attenzione agli esempi significativi ed alla relazione fra teoria locale e teoria globale. Queste conoscenze sono propedeutiche a diversi argomenti, quali: lo studio delle varietà simplettiche e complesse, la fisica matematica e l'analisi su varietà differenziabili.

In particolare, l'insegnamento prevede:

  • obiettivi formativi teorici: abitudine all'uso di un linguaggio matematico rigoroso; assimilazione di concetti astratti, teoremi e relative dimostrazioni inerenti alla geometria differenziale e alle sue applicazioni ad altre parti della matematica;
  • obiettivi formativi applicati: apprendimento di tecniche di calcolo in un contesto astratto; capacità di risoluzione di esercizi standard e di problemi nuovi, in cui è necessario elaborare autonomamente una strategia e applicare le nozioni apprese, o elaborare dimostrazioni simili a quelle viste a lezione.

The course aims to provide  to the  students  the basic concepts of Riemannian geometry, paying particular attention to the examples and the relation between the local and global theory. These  concepts are preparatory to different topics, such as: the study of symplectic and complex manifolds,  mathematical physics and analysis on  differential manifolds.

In particular, the course will provide:

  • theoretical training objectives: consistent use of a rigorous mathematical language; assimilation of abstract concepts, theorems and their proofs related to differential geometry and its application to other parts of Mathematics;
  • applied training objectives: the student will learn computing techniques in an abstract situation to solve problems; the student will be able to solve standard exercises and new problems, in which it will be necessary to develop new strategies and apply the concepts learned or develop simple proofs similar to those seen in class.
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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscere le proprietà fondamentali delle varietà Riemanniane; saper risolvere esercizi su esempi significativi.

Learn the fundamental properties of Riemannian manifolds; be able to solve exercises  on significant examples.

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Programma

Metrica riemanniana e distanza Riemanniana. Esempi di varietà Riemanniane. Immersioni e submersioni riemanniane.

Struttura di spazio metrico su una varietà riemanniana. Isometrie.

Connessione lineare e derivata covariante. Hessiano e Laplaciano. Parallelismo. La connessione di Levi-Civita. Trasporto parallelo. Curvatura riemanniana e sue proprietà. Curvatura sezionale, curvatura di Ricci, curvatura scalare.

Derivata prima del funzionale lunghezza e geodetiche. La mappa esponenziale. Completezza metrica e Teorema di Hopf-Rinow. 

Immersioni isometriche: la seconda forma fondamentale, endomorfismo di Weingarten e le equazioni di Gauss, Codazzi-Mainardi e Ricci. Curvatura media e sottovarietà minimali. 

Varietà con curvatura sezionale constante.

Derivata seconda del funzionale lunghezza e campi di Jacobi. Alcuni teoremi fondamentali (Hadamard, Myers, Synge-Weinstein).

Tempo permettendo: il Teorema di confronto dell'Hessiano ed applicazioni (Teorema di Tompkins, Teorema di Cartan, Teorema di Preissman).

Riemannian metric and distance. Examples of Riemannian manifolds. Riemannian immersions and submersions.

Metric structure of a Riemannian manifold. Isometries.

Linear connection and covariant derivative. Hessian and Laplacian. Parallelism. The Levi-Civita connection. Parallel transport. Riemannian curvature tensor and its properties. Sectional, Ricci and scalar curvature.

First derivative of the length functional and geodesics. The exponential map. Metric completeness and the Hopf-Rinow theorem. 

Isometric immersions: the second fundamental form, Weingarten endomorphism and the Gauss, Codazzi-Mainardi and Ricci equations. Mean curvature and minimal submanifolds. 

Manifolds with constant sectional curvature. 

Second derivative of the length functional and Jacobi fields. Some fundamental theorems  (Hadamard, Myers, Synge-Weinstein).

Time permitting: the Hessian comparison theorem and applications (Tompkins theorem, Cartan's theorem, Preissman's Theorem).

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Modalità di insegnamento

 L'insegnamento si articola in 48 ore (6 CFU) di didattica frontale nella modalità in presenza. Agli studenti sarà chiesto di svolgere settimanalmente una lista di esercizi, che è parte dell'esame.

IMPORTANTE: tutte le informazioni didattiche, ed il materiale, verranno date tramite la piattaforma Moodle. Gli studenti sono pregati di iscriversi lì.

The course consists of 48 hours (6 CFU) of teaching in presence. Students will be asked to do a weekly list of exercises, which is part of the exam. 


IMPORTANT: all didactic information, and the material, can be found on the Moodle page of the course. Students are kindly asked to register there.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova orale consiste in domande relative alla teoria ed agli esercizi svolti, che concorreranno nella valutazione. Agli studenti stranieri è garantita la possibilità di sostenere l’esame in inglese, se lo richiedono. 

The oral exam consists of questions related both to the theory and to the list of exercises, both contributing to the final evaluation. Students from abroad will be granted the exam in English language, if wished.

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Riemannian Geometry: a modern introduction
Anno pubblicazione:  
2006
Editore:  
Cambridge University Press
Autore:  
I. Chavel
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Riemannian Geometry. Third Edition.
Anno pubblicazione:  
2016
Editore:  
Springer
Autore:  
P. Petersen
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Riemannian Geometry. Translated from the second Portuguese edition by Francis Flaherty.
Anno pubblicazione:  
1992
Editore:  
Birkhäuser
Autore:  
M. P. Do Carmo
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Riemannian Geometry
Anno pubblicazione:  
2002
Editore:  
Oxford Science Publications
Autore:  
T. J. Willmore
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Riemannian Geometry
Anno pubblicazione:  
2004
Editore:  
Springer
Autore:  
S. Gallot, D. Hulin, J. Lafontaine
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Riemannian Manifolds: An intriduction to Curvature
Anno pubblicazione:  
1997
Editore:  
Springer
Autore:  
J. M. Lee
ISBN  
Obbligatorio:  
No


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Insegnamenti che mutuano questo insegnamento

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Orario lezioniV

Registrazione
  • Aperta
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 07/02/2024 14:55

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