Siegel

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Mathematisches Institut
Abteilung für Reine Mathematik
Arbeitsgruppe Analysis


Elementare Differentialgeometrie im Sommersemester 2021

Dozent: Ernst Kuwert
Assistent: Marius Müller


Allgemeine Informationen

Der Kurs findet zwischen dem 19. April 2021 und dem 24. Juli 2021 statt.

Die Veranstaltung findet (aufgrund der Corona-Pandemie) online statt.

Der ILIAS-Kurs befindet sich hier: ILIAS: Elementare Differentialgeometrie. Manchmal scheint es Probleme mit der Zugriffsberechtugung zu geben. In diesem Fall nutzen Sie bitte Alternativer Link . Bitte melden Sie sich im ILIAS an, um dem Übungsbetrieb zu folgen. Bitte melden Sie sich auch baldmöglichst im HISinOne an.


Aktuelles

01.07.2021. Das Skript wurde aktualisiert.

Informationen zum Ablauf

1) VORLESUNG:
Im Abschnitt "Vorlesungsinhalte" finden Sie das aktuelle Vorlesungsskript und zusätzlich Erklär-Videos, die wöchentlich hochgeladen werden.

2) ÜBUNGEN:
Die Übungsblätter werden wöchentlich auf dieser Homepage zur Verfügung gestellt. Die Abgabe erfolgt in dem dafür vorgesehenen ILIAS-Tool, wo man die Aufgaben als Datei hochladen kann (zum Beispiel als Handyfoto). Gerne beantworten wir in den Sprechstunden Fragen zu den Übungen und geben Tipps für die Bearbeitung. Sie können sowohl einzeln als auch in Zweiergruppen abgeben. Wichtig ist, dass Sie und Ihr:e Abgabepartner:in im selben Tutorat sind. Falls das nicht einzurichten ist, bitte informieren Sie uns rechtzeitig. Die Übungsblätter werden stets Dienstags um 12:00 Uhr hochgeladen und sind bis Dienstags (in der darauffolgenden Woche) um 12:00 Uhr im Ilias abzugeben. Sie haben damit also etwas mehr als eine Woche Bearbeitungszeit. Bitte beachten Sie, dass das System keine verspäteten Abgaben zulässt.

3) TUTORATE:
Wöchentlich werden Online-Tutorate in Kleingruppen angeboten. Diese bestehen aus zwei Phasen.
1. Phase: Mini-Kolloquium. Hier diskutieren Sie mit den Tutor:innen interaktiv ein paar Beispiele zum Skript, die Sie an den Übungsstoff heranführen sollen und die Brücke zwischen Skript und Übungen schlagen.
2. Phase: Fragestunde. Hier sollen Fragen zu Vorlesung und Übung diskutiert werden. Die Fragen können entweder spontan gestellt werden oder den Tutor:innen idealerweise bis 24 Stunden vor dem Kolloquium z.B. per Mail geschickt werden. Bitte nutzen Sie dieses Angebot: Schreiben Sie sich Fragen auf, die Sie bei der Nachbearbeitung des Vorlesungsstoffes haben und wenden Sie sich an unser Team, um diese zu klären. Die Kleingruppen werden am Anfang der Vorlesung eingeteilt. Die Termine für die Online-Tutorate werden Ihnen rechtzeitig bekannt gegeben.

4) SPRECHSTUNDEN:
Sprechstunde von Marius Müller: Mittwoch 15-16 Uhr, Freitag 15-16 Uhr (im BBB-Raum "Sprechstunde" im ILIAS)
Sprechstunde von Ernst Kuwert: Mittwoch 10-12 Uhr (per Telefon, Nummer siehe unten)

5) ILIAS-DISKUSSIONSFORUM:
Eine Möglichkeit, weiterführende Fragen mit allen Kursteilnehmer:innen zu diskutieren bildet das ILIAS-Diskussionforum, auf welches Sie im angelegten ILIAS-Kurs zugreifen können. Nutzen Sie es gerne für inhaltliche Fragen zur Vorlesung, aber auch für Feedback und organisatorische Anmerkungen. Gerne dürfen Sie hier auch Diskussionen anstroßen, die über den Vorlesungsstoff hinausgehen -- aber genauso gerne beantworten wir hier auch Verständnisfragen zur Vorlesung. Das Forum wird anonymisiert sein, die Dozierenden und Tutor:innen werden sich bei ihren Beitragen aber als solche zu erkennen geben.


Vorlesungsinhalte

Vorlesungsskript (Stand: 27.07.2021)



Im Verlauf der Vorlesungszeit erscheinen hier Videos zur Erläuterung des Skripts.

Video Nr. Vorlesungswoche Hochladedatum Behandelte Seiten im Skript Themen
Vorlesung 1 2 21.04.2021 1-4 Isometrien, Bogenlänge
Vorlesung 2 2 23.04.2021 4-7 Rektifizierbarkeitskriterien, Bogenlängenformel, reguläre Kurven, C^1-Umparametrisierungen
Vorlesung 3 3 29.04.2021 8-9 Bogenabstand auf Sphäre, Polarwinkelfunktion
Vorlesung 4 3 29.04.2021 9-13 Krümmung von Kurven, Ungleichung von Fenchel
Vorlesung 5 4 05.05.2021 13-17 Variation der Bogenlänge, Einheitsnormale, Richtung des Krümmungsvektors
Vorlesung 6 4 06.05.2021 17-20 Umlaufzahl, Lifts, Homotopieinvarianz
Vorlesung 7 5 12.05.2021 20-25 punktabhängige Umlaufzahl, Lokalkonstanz, Approximation von stetigen Kurven, Jordan'scher Kurvensatz
Vorlesung 8 5 14.05.2021 25-27 Index, Hopf'scher Umlaufsatz
Vorlesung 9 6 19.05.2021 34-37 Fläche, Tangentialraum, Erste Fundamentalform, Gramsche Determinante
Vorlesung 10 6 26.05.2021 37-40 Umparametrisierung von Flächen, längentreu, winkeltreu, flächentreu
Vorlesung 11 7 02.06.2021 41-45 Zweite Fundamentalform, Weingartenabbildung, Weingartengleichung
Vorlesung 12 7 04.06.2021 45-49 Hauptkrümmungen, mittlere Krümmung, Gauss'sche Krümmung, Graphendarstellung
Vorlesung 13 8 09.06.2021 49-52 Normalform und Hauptkrümmungen, Elliptische/Hyperbolische/Parabolische Punkte, Zerlegung von Vektorfeldern
Vorlesung 14 8 10.06.2021 52-55 Minimalfläche, Variation der Oberfläche, Laplace-Beltrami-Operator, Katenoid
Vorlesung 15 9 16.06.2021 56-58 Regelfläche, Flächen mit verschwindender Gaußkrümmung
Vorlesung 16 9 17.06.2021 58-61 Klassifikation von Flächen mit K = 0, Krümmungslinienparameter
Vorlesung 17 10 24.06.2021 62-65 Kovariante Ableitung, Christoffelsymbole
Vorlesung 18 10 24.06.2021 65-68 Ableitungsgleichungen, Gaußgleichung, Codazzi-Mainardi-Gleichung, Theorema egregium
Vorlesung 19 11 29.06.2021 68-71 Hauptsatz der Flächentheorie
Vorlesung 20 11 01.07.2021 71-74 Riemannsches Gebiet, Riemannsche kovariante Ableitung, kov. Ableitung längs Kurven
Vorlesung 21 12 07.07.2021 75-78 Geodätische Krümmung, Erste Variation der Bogenlänge, Geodätische
Vorlesung 22 12 11.07.2021 80-82 + 84 Transformation von Geodätischer Krümmung und kov. Ableitung, Satz von Stokes
Vorlesung 23 13 15.07.2021 85-89 Riemannsche 90-Grad-Drehung, Zusammenhangsform, Satz von Gauss-Bonnet
Vorlesung 24 14 15.07.2021 89-93 Triangulierung, Gauss-Bonnet mit Ecken, globaler Gauss-Bonnet


Dazu haben wir eine Bitte: Schicken Sie uns Fragen zum Skript und teilen Sie uns mit, was Ihnen beim Lesen oder in den Videos unklar ii geblieben ist oder wozu Sie gerne mehr wissen wollen! Unsere Email-Adressen finden Sie unten.

Übungsaufgaben

Hier werden wöchentlich Übungszettel und Lösungen dazu zur Verfügung gestellt. Die Übungsaufgaben beziehen sich stets auf die aktuelle Vorlesungswoche, welche auch in den Erklärvideos vermerkt ist - so können Sie zuordnen welche Inhalte für welche Übung benötigt werden. Bei der Bearbeitung der Aufgabe können aber auch Resultate aus vorangegangenen Vorlesungswochen eine Rolle spielen.

Woche Abgabedatum Lösungen Themen
Übungen Woche 2 04.05.2021 1 2 3 Rektifizierbarkeit, Bogenlänge, Umparametrisierungen, Kürzeste Verbindungen
Übungen Woche 3 11.05.2021 1 2 3 Umparametrisierungen, Krümmungsberechnung, Krümmung geschlossener Kurven, Differentiation bilinearer Abbildungen
Übungen Woche 4 18.05.2021 1 2 3 Krümmung II, Umlaufzahl, Homotopie
Übungen Woche 5 01.06.2021 1 2 3 Umlaufzahl, Index, Fundamentalsatz der Algebra
Übungen Woche 6 08.06.2021 1 2 3a 3b Erste Fundamentalform, winkeltreue Parametrisierung, Immersionseigenschaft
Übungen Woche 7 15.06.2021 1 2 3 Zweite Fundamentalform, Parallelflächen, Weingartenabbildung
Übungen Woche 8 22.06.2021 1 2 3 Minimalflächen, Möbiusband, Scherk-Fläche
Übungen Woche 9 29.06.2021 1 2 3 Begleitende Orthonormalbasen, Hauptsatz über Raumkurven
Übungen Woche 10 06.07.2021 1 2 3 kovariante Ableitungen, Katenoid/Helikoid, Koordinatenwahl
Übungen Woche 11 13.07.2021 1 2 3 kovariante Ableitung längs Kurven, Parallelverschiebung, Codazzi-Mainardi-Gleichung

Minikolloquien


In der folgenden Tabelle finden Sie die Angabenblätter zu den Minikolloquien der Wochen

Woche Datei
1 Minikolloquium 1
2 Minikolloquium 2
3 Minikolloquium 3
4 Minikolloquium 4
5 Minikolloquium 5
6 Minikolloquium 6
7 Minikolloquium 7
8 Minikolloquium 8
9 Minikolloquium 9
10 Minikolloquium 10
11 Minikolloquium 11
12 Minikolloquium 12

Studienleistung

Für die Studienleistung werden benötigt:

Grundsätzlich für alle Teilnehmenden
33% der angebotenen Übungspunkte sowie (virtuelle) Anwesenheit in allen bis auf maximal 2 der angebotenen Online-Tutorate. Sollten Sie über einen längeren Zeitraum nicht an den Online-Tutoraten teilnehmen können aus einem Grund, der von Ihnen nicht zu verantworten ist, bitte setzen Sie sich umgehend mit marius.mueller@math.uni-freiburg.de in Verbindung.
Für Teilnehmende im Studiengang M.Sc. Mathematik
Hier kommt zusätzlich die schriftliche Klausur als Studienleistung hinzu, die mit der Note 4.0 oder besser bestanden werden muss. Details finden Sie unter dem nächsten Abschnitt.

Klausur und Prüfung


Voraussichtlicher Klausurtermin ist der 02.08.2021. Die Klausur findet aller Vorraussicht nach, wenn die Corona-Pandemie es erlaubt, in Präsenz im Hörsaal II statt. Die Studierenden im Studengang B.Sc. schreiben die Klausur als Prüfungsleistung, die Studierenden im M.Sc. schreiben die Klausur als Studienleistung. Die Prüfungsleistung in den Studiengängen M.Sc. und M.Ed sind die mündlichen Prüfungen. Diese finden vom 03.08.2021 bis zum 05.08.2021 statt. Bitte vereinbaren Sie mit uns zeitnah einen Termin in dem angegebenen Zeitintervall. Melden Sie sich dazu bei ludmilla.frei@math.uni-freiburg.de. Die Nachklausur findet am 11.10.2021 statt. Die Nachprüfungen finden in der Woche nach dem 11.10.2021 statt.


Literatur


Kontakt

Ernst Kuwert
Marius Müller
Ernst-Zermelo-Straße 1, Raum 208
Telefon: 0761/203-5585
Mail: ernst.kuwert@math.uni-freiburg.de
Ernst-Zermelo-Straße 1, Raum 206
Telefon: 0761/203-5551
Mail: marius.mueller@math.uni-freiburg.de