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Martin Thoma 2016-01-23 23:43:42 +01:00
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commit ddb7ba6c8a
173 changed files with 4 additions and 10388 deletions

3
.gitmodules vendored
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@ -4,3 +4,6 @@
[submodule "documents/NeuralNets"] [submodule "documents/NeuralNets"]
path = documents/NeuralNets path = documents/NeuralNets
url = https://github.com/Marvin182/NeuralNets.git url = https://github.com/Marvin182/NeuralNets.git
[submodule "documents/GeoTopo"]
path = documents/GeoTopo
url = https://github.com/MartinThoma/GeoTopo.git

1
documents/GeoTopo Submodule

@ -0,0 +1 @@
Subproject commit 32ca0d1ffff10d43c992705f5c4528b007b975dd

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@ -1,22 +0,0 @@
\chapter*{Abkürzungsverzeichnis\markboth{Abkürzungsverzeichnis}{Abkürzungsverzeichnis}}
\addcontentsline{toc}{chapter}{Abkürzungsverzeichnis}
\begin{acronym}
\acro{Beh.}{Behauptung}
\acro{Bew.}{Beweis}
\acro{bzgl.}{bezüglich}
\acro{bzw.}{beziehungsweise}
\acro{ca.}{circa}
\acro{d. h.}{das heißt}
\acro{Def.}{Definition}
\acro{etc.}{et cetera}
\acro{ex.}{existieren}
\acro{Hom.}{Homomorphismus}
\acro{o. B. d. A.}{ohne Beschränkung der Allgemeinheit}
\acro{Prop.}{Proposition}
\acro{sog.}{sogenannte}
\acro{Vor.}{Voraussetzung}
\acro{vgl.}{vergleiche}
\acro{z. B.}{zum Beispiel}
\acro{zhgd.}{zusammenhängend}
\acro{z. z.}{zu zeigen}
\end{acronym}

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@ -1,32 +0,0 @@
\chapter*{Bildquellen\markboth{Bildquellen}{Bildquellen}}
\addcontentsline{toc}{chapter}{Bildquellen}
Alle Bilder, die hier nicht aufgeführt sind, wurden von Martin Thoma erstellt.
Teilweise wurden die im folgenden aufgelisteten Bilder noch leicht
modifiziert.
\begin{itemize}
\item[Abb. \ref{fig:s2}] $S^2$: Tom Bombadil, \href{http://tex.stackexchange.com/a/42865/5645}{tex.stackexchange.com/a/42865}
\item[Abb. \ref{fig:cube}] Würfel: Jan Hlavacek, \href{http://tex.stackexchange.com/a/12069/5645}{tex.stackexchange.com/a/12069}
\item[Abb. \ref{fig:torus}] $T^2$: Jake, \href{http://tex.stackexchange.com/a/70979/5645}{tex.stackexchange.com/a/70979/5645}
\item[Abb. \ref{fig:stereographic-projection}] Stereographische Projektion: \href{http://texample.net/tikz/examples/map-projections/}{texample.net/tikz/examples/map-projections}
\item[Abb. \ref{fig:Knoten}] Knoten von Jim.belk aus der \enquote{\href{https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Blue_knots}{Blue knots}}-Serie:
\begin{itemize}
\item Trivialer Knoten: \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_Unknot.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_Unknot.png}}
\item Kleeblattknoten: \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_Trefoil_Knot.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_Trefoil_Knot.png}}
\item Achterknoten: \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_Figure-Eight_Knot.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_Figure-Eight_Knot.png}}
\item $6_2$-Knoten: \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_6_2_Knot.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Blue_6_2_Knot.png}}
\end{itemize}
\item[Abb. \ref{fig:reidemeister-zuege}] Reidemeister-Züge: YAMASHITA Makoto (\href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reidemeister_move_1.png}{1}, \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reidemeister_move_1.png}{2}, \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Reidemeister_move_1.png}{3})
\item[Abb. \ref{fig:treefoil-knot-three-colors}] Kleeblattknoten, 3-Färbung: Jim.belk, \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tricoloring.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Tricoloring.png}}
\item[Abb. \ref{fig:double-torus}] Doppeltorus: Oleg Alexandrov, \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Double_torus_illustration.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Double\_torus\_illustration.png}}
\item[Abb. \ref{fig:faltungsdiagramm}] Faltungsdiagramm: Jérôme Urhausen, Email vom 11.02.2014.
\item[Abb. \ref{fig:torus-three-paths}] 3 Pfade auf Torus: \href{http://tex.stackexchange.com/users/484/charles-staats}{Charles Staats}, \href{http://tex.stackexchange.com/a/149991/5645}{\path{tex.stackexchange.com/a/149991/5645}}
\item[Abb. \ref{fig:ueberlappung-r1-spirale-s1}] Überlagerung von $S^1$ mit $\mdr$: \href{http://tex.stackexchange.com/users/22467/alex}{Alex}, \href{http://tex.stackexchange.com/a/149706/5645}{\path{tex.stackexchange.com/a/149706/5645}}
\item[Abb. \ref{fig:bem:14.9}] Sphärisches Dreieck: \href{https://commons.wikimedia.org/wiki/User:DemonDeLuxe}{Dominique Toussaint},\\
\href{https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spherical_triangle_3d_opti.png}{\path{commons.wikimedia.org/wiki/File:Spherical_triangle_3d_opti.png}}
\item[Abb. \ref{fig:moebius-strip}] Möbiusband: \href{http://tex.stackexchange.com/users/2552/jake}{Jake},
\href{http://tex.stackexchange.com/a/118573/5645}{\path{tex.stackexchange.com/a/118573/5645}}
\item[Abb. \ref{fig:torus-gauss-kruemmung}] Krümmung des Torus: \href{http://tex.stackexchange.com/users/484/charles-staats}{Charles Staats}, \href{http://tex.stackexchange.com/a/149991/5645}{\path{tex.stackexchange.com/a/149991/5645}}
\end{itemize}

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@ -1,61 +0,0 @@
%!TEX root = GeoTopo.tex
\markboth{Ergänzende Definitionen und Sätze}{Ergänzende Definitionen und Sätze}
\chapter*{Ergänzende Definitionen und Sätze}
\addcontentsline{toc}{chapter}{Ergänzende Definitionen und Sätze}
Da dieses Skript in die Geometrie und Topologie einführen soll, sollten soweit
wie möglich alle benötigten Begriffe definiert und erklärt werden. Die folgenden
Begriffe wurden zwar verwendet, aber nicht erklärt, da sie Bestandteil der
Vorlesungen \enquote{Analysis I und II} sowie \enquote{Lineare Algebra und analytische Geometrie I und II}
sind. Jedoch will ich zumindest die Definitionen bereitstellen.
\begin{definition}\xindex{Häufungspunkt}%
Sei $D \subseteq \mdr$ und $x_0 \in \mdr$. $x_0$ heißt ein \textbf{Häufungspunkt}
von $D :\gdw \exists$ Folge $x_n$ in $D \setminus \Set{x_0}$ mit $x_n \rightarrow x_0$.
\end{definition}
Folgende Definition wurde dem Skript von Herrn Prof.~Dr.~Leuzinger für
Lineare Algebra entnommen:
\begin{definition}\xindex{Abbildung!affine}%
Es seien $V$ und $W$ $\mdk$-Vektorräume und $\mda(V)$ und $\mda(W)$ die
zugehörigen affinen Räume. Eine Abbildung $f:V \rightarrow W$ heißt \textbf{affin},
falls für alle $a, b \in V$ und alle $\lambda, \mu \in \mdk$ mit $\lambda + \mu = 1$ gilt:
\[f(\lambda a + \mu b) = \lambda f(a) + \mu f(b)\]
\end{definition}
\begin{definition}\xindex{Orthonormalbasis}%
Sei $V$ ein Vektorraum und $S \subseteq V$ eine Teilmenge.
$S$ heißt eine \textbf{Orthonormalbasis} von $V$, wenn gilt:
\begin{defenumprops}
\item $S$ ist eine Basis von $V$
\item $\forall v \in S: \|v\| = 1$
\item $\forall v_1, v_2 \in S: v_1 \neq v_2 \Rightarrow \langle v_1, v_2 \rangle = 0$
\end{defenumprops}
\end{definition}
\begin{satz*}[Zwischenwertsatz]\xindex{Zwischenwertsatz}%
Sei $a<b$ und $f \in\ C[a, b]:=C([a, b])$, weiter sei $y_0 \in \mdr$ und
$f(a) < y_0 < f(b)$ oder $f(b) < y_0 < f(a)$. Dann existiert ein
$x_0 \in [a, b]$ mit $f(x_0) = y_0$.
\end{satz*}
\begin{definition}\xindex{Eigenwert}\xindex{Eigenvektor}%
Sei $V$ ein Vektorraum über einem Körper $\mdk$ und $f: V \rightarrow V$ eine
lineare Abbildung.
$v \in V \setminus \Set{0}$ heißt \textbf{Eigenvektor} $:\Leftrightarrow \exists \lambda \in \mdk: f(v) = \lambda v$.
Wenn ein solches $\lambda \in \mdk$ existiert, heißt es \textbf{Eigenwert} von $f$.
\end{definition}
\begin{satz*}[Binomischer Lehrsatz]\xindex{Lehrsatz!Binomischer}%
Sei $x, y \in \mdr$. Dann gilt:
\[(x+y)^n = \sum_{k=0}^{n}\binom{n}{k} x^{n-k}y^{k} \;\;\; \forall n \in \mdn_0\]
\end{satz*}
\begin{definition}\xindex{Kreuzprodukt}\index{Vektorprodukt|see{Kreuzprodukt}}
Seien $a, b \in \mdr^3$ Vektoren.
\[ a \times b := \begin{pmatrix}a_1\\b_3\\a_3 \end{pmatrix} \times \begin{pmatrix}a_1\\b_3\\a_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix}a_2 b_3 - a_3 b_2\\a_3 b_1 - a_1 b_3\\a_1 b_2 - a_2 b_1 \end{pmatrix}\]
\end{definition}

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@ -1,218 +0,0 @@
\documentclass[a5paper,oneside]{scrbook}
\usepackage{etoolbox}
\usepackage{amsmath,amssymb}% math symbols / fonts
\usepackage{mathtools} % \xRightarrow
\usepackage{nicefrac} % \nicefrac
\usepackage[utf8]{inputenc} % this is needed for umlauts
\usepackage[ngerman]{babel} % this is needed for umlauts
\usepackage[T1]{fontenc} % this is needed for correct output of umlauts in pdf
\usepackage[framed,amsmath,thmmarks,hyperref]{ntheorem}
\usepackage{framed}
\usepackage{marvosym}
\usepackage{makeidx} % for automatically generation of an index
\usepackage{xcolor}
\usepackage[bookmarks,bookmarksnumbered,hypertexnames=false,pdfpagelayout=OneColumn,colorlinks,hyperindex=false]{hyperref} % has to be after makeidx
\usepackage{enumitem} % Better than \usepackage{enumerate}, because it allows to set references
\usepackage{tabto}
\usepackage{braket} % needed for \Set
\usepackage{csquotes} % \enquote{}
\usepackage{subfig} % multiple figures in one
\usepackage{parskip} % nicer paragraphs
\usepackage{xifthen} % \isempty
\usepackage{changepage} % for the adjustwidth environment
\usepackage{pst-solides3d}
\usepackage[colorinlistoftodos]{todonotes}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.7}
\usepackage[arrow, matrix, curve]{xy}
\usepackage{caption} % get newlines within captions
\usepackage{cancel}
\usepackage{tikz} % draw
\usepackage{tikz-3dplot} % draw
\usepackage{tkz-fct} % draw
\usepackage{tkz-euclide} % draw
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\usetikzlibrary{3d,calc,intersections,er,arrows,positioning,shapes.misc,patterns,fadings,decorations.pathreplacing}
\usepackage{tqft}
\usepackage{xspace} % for new commands; decides weather I want to insert a space after the command
\usepackage[german,nameinlink]{cleveref} % has to be after hyperref, ntheorem, amsthm
\usepackage[left=10mm,right=10mm, top=2mm, bottom=10mm]{geometry}
\usepackage{../shortcuts}
\hypersetup{
pdfauthor = {Martin Thoma},
pdfkeywords = {Geometrie und Topologie},
pdftitle = {Fragen zu Definitionen}
}
\allowdisplaybreaks
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Begin document %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{document}
\chapter{Fragen zu Definitionen}
\section*{17.) Simpliziale Abbildungen}
Wenn man Simpliziale Abbildungen wie folgt definiert
\begin{definition}\xindex{Abbildung!simpliziale}%
Seien $K, L$ Simplizialkomplexe. Eine stetige Abbildung
\[f:|K| \rightarrow |L|\]
heißt \textbf{simplizial}, wenn für
jedes $\Delta \in K$ gilt:
\begin{defenum}
\item $f(\Delta) \in L$
\item $f|_{\Delta} : \Delta \rightarrow f(\Delta)$ ist eine
affine Abbildung.
\end{defenum}
\end{definition}
\todo[inline]{Dann ist die Forderung \enquote{$f(\Delta) \in L$} doch immer erfüllt, oder?
Gibt es eine Abbildung
$f:|K| \rightarrow |L|$
mit $f(\Delta) \notin L$?}
\section*{18.) ÜB 1, Aufgabe 2}
\underline{Vor.:} Es sei $(X, d)$ ein metrischer Raum, $A \subseteq X$.
Weiter bezeichne $\fT$ die von $d$ auf $X$ erzeugte Topologie $\fT'$, die von
der auf $A \times A$ eingeschränkten Metrik $d|_{A \times A}$ erzeugte Topologie.
\underline{Beh.:} Die Topologie $\fT'$ und $\fT|_A$ (Spurtopologie) stimmen überein.
\underline{Bew.:}
\enquote{$\fT|_A \subseteq \fT'$}:
Sei $U \in \fT|_A = \Set{V \cap A | V \in \fT}$.\\
Dann ex. also $V \in \fT$ mit
$U = V \cap A$.\\
Sei $x \in U$.\\
Da $V \in \fT$, ex. nach Bemerkung~3 ein $r > 0$ mit
\begin{align*}
\fB_r(x) := \Set{y \in X | d(x,y) < r} &\subseteq V\\
\Set{y \in A | d(x,y) < r} &\subseteq V \cap A = U
\end{align*}
also ist $U$ offen bzgl. $d|_{A \times A}$.
\todo[inline]{Wieso ist $U$ offen bzgl. $d|_{A \times A}$?}
Da $x \in U$ beliebig gewählt war gilt: $\fT|_A \subseteq \fT'$
\section*{19.) Topologische Gruppe und stetige Gruppenoperation}
\begin{definition}%
Sei $G$ eine Mannigfaltigkeit und $(G, \circ)$ eine Gruppe.
\begin{defenum}
\item $G$ heißt \textbf{topologische Gruppe}\xindex{Gruppe!topologische},
wenn die Abbildungen $\circ: G \times G \rightarrow G$
und $\iota: G \rightarrow G$ definiert durch
\[g \circ h := g \cdot h \text{ und } \iota(g) := g^{-1}\]
stetig sind.
\item Ist $G$ eine differenzierbare Mannigfaltigkeit, so heißt
$G$ \textbf{Lie-Gruppe}\xindex{Lie-Gruppe}, wenn
$(G, \circ)$ und $(G, \iota)$ differenzierbar sind.
\end{defenum}
\end{definition}
\begin{definition}
Sei $G$ eine Gruppe, $X$ ein topologischer Raum und
$\circ: G \times X \rightarrow X$ eine Gruppenoperation.
\begin{defenum}
\item \xindex{Gruppe operiert durch Homöomorphismen}\textbf{$G$ operiert durch Homöomorphismen}, wenn für jedes $g \in G$
die Abbildung
\[m_g: X \rightarrow X, x \mapsto g \circ x\]
ein Homöomorphismus ist.
\item Ist $G$ eine topologische Gruppe, so heißt die Gruppenoperation $\circ$
\textbf{stetig}\xindex{Gruppenoperation!stetige}, wenn
$\circ: G \times X \rightarrow X$ stetig ist.
\end{defenum}
\end{definition}
\todo[inline]{Wenn $G$ eine topologische Gruppe ist, dann ist $\circ$ doch auf jeden Fall stetig! Was soll die Definition? Des Weiteren verstehe ich $g \circ h := g \cdot h$ nicht. Was ist $\cdot$?}
\section*{22.) MF-Beispiel}
$\praum^n(\mdr) = (\mdr^{n+1} \setminus \Set{0})/_\sim = S^n /_\sim$ und $\praum^n(\mdc)$ sind Mannigfaltigkeiten
der Dimension $n$ bzw. $2n$, da gilt:
Sei $U_i := \Set{(x_0: \dots : x_n) \in \praum^n(\mdr) | x_i \neq 0}\;\forall i \in 0, \dots, n$.
Dann ist $\praum^n(\mdr) = \bigcup_{i=0}^n U_i$ und die Abbildung
\begin{align*}
U_i &\rightarrow \mdr^n\\
(x_0 : \dots : x_n) &\mapsto \left (\frac{x_0}{x_i}, \dots, \cancel{\frac{x_i}{x_i}}, \dots, \frac{x_n}{x_i} \right )\\
(y_1 : \dots : y_{i-1} : 1 : y_i : \dots : y_n) &\mapsfrom (y_1, \dots, y_n)
\end{align*}
ist bijektiv.
\todo[inline]{Was wird im Folgenden gemacht?}
Die $U_i$ mit $i = 0, \dots, n$ bilden einen $n$-dimensionalen Atlas:
\begin{align*}
x &= (1:0:0) \in U_0 \rightarrow \mdr^2 & x &\mapsto (0,0)\\
y &= (0:1:1) \in U_2 \rightarrow \mdr^2 & y &\mapsto (0,1)
\end{align*}
$\text{Umgebung: } \fB_1 (0,1) \rightarrow \Set{(1:u:v) | \|(u,v)\| < 1} = V_1$\\
$\text{Umgebung: } \fB_1 (0,1) \rightarrow \Set{(w:z:1) | w^2 + z^2 < 1} = V_2$\\
$V_1 \cap V_2 = \emptyset$?
$(a:b:c) \in V_1 \cap V_2$\\
$\Rightarrow a \neq 0$ und $(\frac{b}{a})^2 + (\frac{c}{a})^2 < 1 \Rightarrow \frac{c}{a} < 1$\\
$\Rightarrow c \neq 0$ und $(\frac{a}{c})^2 + (\frac{b}{c})^2 < 1 \Rightarrow \frac{a}{c} < 1$\\
$\Rightarrow$ Widerspruch
\section*{23) Hyperbolische Geraden erfüllen 3.ii}
\begin{bemerkung}[Eigenschaften der hyperbolischen Geraden]
Die hyperbolischen Geraden erfüllen das Anordnungsaxiom 3 ii
\end{bemerkung}
\begin{beweis}\leavevmode
Sei $g \in G_1 \dcup G_2$ eine hyperbolische Gerade.\\
\underline{Fall 1:} $g = \Set{z \in \mdh | |z-m| = r} \in G_1$\\
Dann gilt:
\[\mdh = \underbrace{\Set{z \in \mdh | |z-m| < r}}_{=:H_1 \text{ (Kreisinneres)}} \dcup \underbrace{\Set{z \in \mdh | |z-m| < r}}_{=:H_2 \text{ (Kreisäußeres)}}\]
Da $r > 0$ ist $H_1$ nicht leer, da $r \in \mdr$ ist $H_2$ nicht leer.
\underline{Zu zeigen:} $\forall A \in H_i$, $B \in H_j$ mit
$i,j \in \Set{1,2}$ gilt:
$\overline{AB} \cap g \neq \emptyset \Leftrightarrow i \neq j$\\
\enquote{$\Leftarrow$}: Da $d_\mdh$ stetig ist, folgt diese Richtung
direkt. Alle Punkte in $H_1$ haben einen Abstand von $m$ der kleiner
ist als $r$ und alle Punkte in $H_2$ haben einen Abstand von $m$ der
größer ist als $r$. Da man jede Strecke von $A$ nach $B$ insbesondere
auch als stetige Abbildung $f: \mdr \rightarrow \mdr_{>0}$ auffassen
kann, greift der Zwischenwertsatz $\Rightarrow$ $\overline{AB} \cap g \neq \emptyset$
\enquote{$\Rightarrow$}:
\todo[inline]{TODO}
\underline{Fall 2:} $g = \Set{z \in \mdh | \Re{z} = x} \in G_2$\\
Die disjunkte Zerlegung ist:
\[\mdh = \underbrace{\Set{z \in \mdh | \Re(z) < x}}_{=: H_1 \text{ (Links)}} \dcup \underbrace{\Set{z \in \mdh | \Re(z) > x}}_{=: H_2 \text{ (Rechts)}}\]
\underline{Zu zeigen:} $\forall A \in H_i$, $B \in H_j$ mit
$i,j \in \Set{1,2}$ gilt:
$\overline{AB} \cap g \neq \emptyset \Leftrightarrow i \neq j$\\
\enquote{$\Leftarrow$}: Wie zuvor mit dem Zwischenwertsatz.
\enquote{$\Rightarrow$}:
\todo[inline]{TODO}
\end{beweis}
\section*{25.) Fragen}
\begin{enumerate}
\item Kapitel II:
\begin{enumerate}
\item Frage 7: Anschaulich ist mir klar, warum durch Verkleben gegenüberliegernder Seiten ein Torus entsteht. Was wird hier erwartet?
\end{enumerate}
\item Kapitel III
\begin{enumerate}
\item Deformationsretrakt: Das hatten wir nicht in der Vorlesung, oder? Ich meine mich zwar an das Wort zu erinnern (aus einem Übungsblatt? Einem Tutorium?) Könntest du bitte nochmals erklären was das ist?
Das ist zwar auf Blatt 7 und 8 vorgekommen, aber sonst nie.
\item Damit verbunden: Was genau ist eine "Einbettung"?
\item Was bedeutet der Pfeil: $f:S^1 \hookrightarrow \mdr^2\;\;\;$ Einbettung der Kreislinie in die Ebene
\item Was ist eine Inklusionsabbildung?
\item Was ist ein Homotopietyp? (Ist das eventuell die Anzahl der Homotopieklassen?)
\item Frage 4: Was ist eine Rose?
\item Frage 5: Wieso ist $\GL(n, \mdr)$ eine Lie-Gruppe?
\end{enumerate}
\end{enumerate}
\end{document}

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@ -1,7 +0,0 @@
SOURCE = Fragen
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clean:
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@ -1,14 +0,0 @@
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"file_exclude_patterns": ["*.aux", "*.fdb_latexmk", "*.out", "*.idx", "*.toc", "*.ilg", "*.thm", "*.ind"]
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}

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@ -1,119 +0,0 @@
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\else
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\fi
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\ifAFive
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% no \else branch needed in this case
\fi
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\clearpage
\section*{Übungsaufgaben}
\addcontentsline{toc}{section}{Übungsaufgaben}
\begin{aufgabe}[Sierpińskiraum]\label{ub1:aufg1}\xindex{Sierpińskiraum}%
Es sei $X := \Set{0,1}$ und $\fT_X := \Set{\emptyset, \Set{0}, X}$.
Dies ist der sogenannte Sierpińskiraum.
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item Beweisen Sie, dass $(X, \fT_X)$ ein topologischer Raum ist.
\item Ist $(X, \fT_X)$ hausdorffsch?
\item Ist $\fT_X$ von einer Metrik erzeugt?
\end{enumerate}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}\label{ub1:aufg4}
Es sei $\mdz$ mit der von den Mengen $U_{a,b} := a + b \mdz (a \in \mdz, b \in \mdz \setminus \Set{0})$
erzeugten Topologie versehen.
Zeigen Sie:
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item Jedes $U_{a,b}$ und jede einelementige Teilmenge von $\mdz$ ist abgeschlossen.
\item $\Set{-1, 1}$ ist nicht offen.
\item Es gibt unendlich viele Primzahlen.
\end{enumerate}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}[Cantorsches Diskontinuum]\label{ub2:aufg4}\xindex{Cantorsches Diskontinuum}%
Für jedes $i \in \mdn$ sei $P_i := \Set{0,1}$ mit der diskreten
Topologie. Weiter Sei $P := \prod_{i \in \mdn} P_i$.
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item Wie sehen die offenen Mengen von $P$ aus?
\item Was können Sie über den Zusammenhang von $P$ sagen?
\end{enumerate}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}[Kompaktheit]\label{ub3:aufg1}
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item Ist $\GL_n(\mdr) = \Set{A \in \mdr^{n \times n} | \det(A) \neq 0}$ kompakt?\xindex{Gruppe!allgemeine lineare}
\item Ist $\SL_n(\mdr) = \Set{A \in \mdr^{n \times n} | \det(A) = 1}$ kompakt?\xindex{Gruppe!spezielle lineare}
\item Ist $\praum(\mdr)$ kompakt?\xindex{Raum!projektiver}
\end{enumerate}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}[Begriffe]\label{ub3:meinsExtra}
Definieren sie die Begriffe \enquote{Homomorphismus} und
\enquote{Homöomorphismus}.
Geben Sie, falls möglich, ein Beispiel für folgende Fälle an.
Falls es nicht möglich ist, begründen Sie warum.
\begin{bspenum}
\item Ein Homomorphismus, der zugleich ein Homöomorphismus ist,
\item ein Homomorphismus, der kein Homöomorphismus ist,
\item ein Homöomorphismus, der kein Homomorphismus ist
\end{bspenum}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}[Begriffe]\label{ub3:meinsExtra2}
Definieren sie die Begriffe \enquote{Isomorphismus},
\enquote{Isotopie} und \enquote{Isometrie}.
\end{aufgabe}

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\section*{Übungsaufgaben}
\addcontentsline{toc}{section}{Übungsaufgaben}
\begin{aufgabe}[Zusammenhang]\label{ub4:aufg1}
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item Beweisen Sie, dass eine topologische Mannigfaltigkeit
genau dann wegzusammenhängend ist, wenn sie zusammenhängend
ist
\item Betrachten Sie nun wie in \cref{bsp:mannigfaltigkeit8}
den Raum $X:= (\mdr \setminus \Set{0}) \cup \Set{0_1, 0_2}$
versehen mit der dort definierten Topologie. Ist $X$
wegzusammenhängend?
\end{enumerate}
\end{aufgabe}

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%\section*{Übungsaufgaben}
%\addcontentsline{toc}{section}{Übungsaufgaben}
%Die Lösung ist zu lang (vgl. Loesungen.tex)
%\begin{aufgabe}\label{ub7:aufg1}
% Berechnen Sie die Homotogiegruppen von $S^1$ und $S^2$, indem Sie
% zu $S^1$ bzw. $S^2$ homöomorphe Simplizialkomplexe betrachten.
%\end{aufgabe}
% Auch diese Aufgabe ist zu lang...
%\begin{aufgabe}\label{ub7:aufg3}
% Es sei $G$ eine topologische Gruppe und $e$ ihr neutrales
% Element. Man beweise, dass $\pi_1(G,e)$ abelsch ist.
%\end{aufgabe}

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\section*{Übungsaufgaben}
\addcontentsline{toc}{section}{Übungsaufgaben}
\begin{aufgabe}\label{ub11:aufg1}
Seien $(X, d)$ eine absolute Ebene und $P, Q, R \in X$ Punkte.
Der \textit{Scheitelwinkel}\xindex{Scheitelwinkel} des Winkels $\angle PQR$ ist
der Winkel, der aus den Halbgeraden $QP^-$ und $QR^-$ gebildet
wird. Die \textit{Nebenwinkel}\xindex{Nebenwinkel} von $\angle PQR$
sind die von $QP^+$ und $QR^-$ bzw. $QP^-$ und $QR^+$ gebildeten
Winkel.
Zeigen Sie:
\begin{aufgabeenum}
\item Die beiden Nebenwinkel von $\angle PQR$ sind gleich.
\item Der Winkel $\angle PQR$ ist gleich seinem Scheitelwinkel.
\end{aufgabeenum}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}\label{ub11:aufg3}
Sei $(X, d)$ eine absolute Ebene. Der \textit{Abstand}\xindex{Abstand} eines
Punktes $P$ zu einer Menge $Y \subseteq X$ von Punkten ist
definiert durch $d(P, Y) := \inf{d(P, y) | y \in Y}$.
Zeigen Sie:
\begin{aufgabeenum}
\item \label{ub11:aufg3.a} Ist $\triangle ABC$ ein Dreieck, in dem die Seiten
$\overline{AB}$ und $\overline{AC}$ kongruent sind, so
sind die Winkel $\angle ABC$ und $\angle BCA$ gleich.
\item \label{ub11:aufg3.b} Ist $\triangle ABC$ ein beliebiges Dreieck, so liegt
der längeren Seite der größere Winkel gegenüber und
umgekehrt.
\item \label{ub11:aufg3.c} Sind $g$ eine Gerade und $P \notin g$ ein Punkt, so gibt
es eine eindeutige Gerade $h$ mit $P \in h$ und die
$g$ im rechten Winkel schneidet. Diese Grade heißt
\textit{Lot}\xindex{Lot} von $P$ auf $g$ und der
Schnittpunkt des Lots mit $g$ heißt \textit{Lotfußpunkt}\xindex{Lotfußpunkt}.
\end{aufgabeenum}
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}\label{ub-tut-24:a1}
Seien $f, g, h \in G$ und paarweise verschieden.
Zeigen Sie: $f \parallel g \land g \parallel h \Rightarrow f \parallel h$
\end{aufgabe}
\begin{aufgabe}\label{ub-tut-24:a3}%
Beweise den Kongruenzsatz $SSS$.
\end{aufgabe}

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%!TEX root = GeoTopo.tex
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% Mitschrieb vom 30.01.2014 %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{Krümmung}
\begin{definition}\xindex{Kurve}%
Sei $f: [a, b] \rightarrow \mdr^n$ eine eine Funktion aus $C^\infty$.
Dann heißt $f$ \textbf{Kurve}.
\end{definition}
\section{Krümmung von Kurven}\label{sec:Kurvenkrümmung}
\begin{definition}%In Vorlesung: Def.+Bem. 16.1
Sei $\gamma: I = [a, b] \rightarrow \mdr^n$ eine Kurve.
\begin{defenum}
\item Die Kurve $\gamma$ heißt
\textbf{durch Bogenlänge parametrisiert}\xindex{parametrisiert!durch Bogenlänge},
wenn gilt:
\[\|\gamma'(t)\|_2 = 1 \;\;\; \forall t \in I\]
Dabei ist $\gamma'(t) = \left (\gamma_1'(t), \gamma_2'(t), \dots, \gamma_n'(t) \right)$.
\item $l(\gamma) = \int_a^b \|\gamma'(t)\| \mathrm{d} t$ heißt
\textbf{Länge von $\gamma$}\xindex{Kurve!Länge einer}.
\end{defenum}
\end{definition}
\begin{bemerkung}[Eigenschaften von Kurven I]%In Vorlesung: Def.+Bem. 16.1
Sei $\gamma: I = [a, b] \rightarrow \mdr^n$ eine $C^\infty$-Funktion.
\begin{bemenum}
\item Ist $\gamma$ durch Bogenlänge parametrisiert, so ist $l(\gamma) = b-a$.
\item \label{bem:16.1d} Ist $\gamma$ durch Bogenlänge parametrisiert, so ist
$\gamma'(t)$ orthogonal zu $\gamma''(t)$ für alle $t \in I$.
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\begin{beweis}\leavevmode
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
\item $l(\gamma) = \int_a^b \|\gamma'(t)\| \mathrm{d} t = \int_a^b 1 \mathrm{d} t = b - a$.
\item Im Folgenden wird die Aussage nur für $\gamma: [a, b] \rightarrow \mdr^2$ bewiesen.
Allerdings funktioniert der Beweis im $\mdr^n$ analog. Es muss nur
die Ableitung angepasst werden.
\begin{align*}
1 &= \|\gamma'(t)\| = \|\gamma'(t)\|^2 = \langle \gamma'(t), \gamma'(t) \rangle\\
\Rightarrow 0 &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \langle \gamma'(t), \gamma'(t) \rangle\\
&= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} (\gamma_1'(t)\gamma_1'(t) + \gamma_2'(t)\gamma_2'(t))\\
&= 2 \cdot (\gamma_1''(t) \cdot \gamma_1'(t) + \gamma_2''(t) \cdot \gamma_2'(t))\\
&= 2 \cdot \langle \gamma''(t), \gamma'(t) \rangle
\end{align*}
\end{enumerate}
\end{beweis}
\begin{definition}%In Vorlesung: Definition 16.2
Sei $\gamma: I \rightarrow \mdr^2$ eine durch Bogenlänge
parametrisierte Kurve.
\begin{defenum}
\item Für $t \in I$ sei $n(t)$ \textbf{Normalenvektor}\xindex{Normalenvektor}
an $\gamma$ in $t$ wenn gilt:
\[\langle n(t), \gamma'(t) \rangle = 0 \text{, } \|n(t)\|=1 \text{ und } \det((\gamma'(t), n(t))) = +1\]
\item Seit $\kappa: I \rightarrow \mdr$ so, dass gilt:
\[\gamma''(t) = \kappa(t) \cdot n(t)\]
Dann heißt $\kappa(t)$ \textbf{Krümmung}\xindex{Krümmung}
von $\gamma$ in $t$.
\end{defenum}
\end{definition}
Da $n(t)$ und $\gamma''(t)$ nach \cref{bem:16.1d} linear
abhängig sind, existiert $\kappa(t)$.
\begin{beispiel}%In Vorlesung: Beispiel 16.3
Gegeben sei ein Kreis mit Radius $r$, d.~h. mit Umfang $2\pi r$.
Es gilt:
\[\gamma(t) = \left (r \cdot \cos \frac{t}{r}, r \cdot \sin \frac{t}{r} \right ) \text{ für } t \in [0, 2\pi r]\]
ist parametrisiert durch Bogenlänge, da gilt:
\begin{align*}
\gamma'(t) &= \left ((r \cdot \frac{1}{r}) (- \sin \frac{t}{r}), r \frac{1}{r} \cos \frac{t}{r} \right )\\
&= \left (- \sin \frac{t}{r}, \cos \frac{t}{r} \right )
\end{align*}
Der Normalenvektor von $\gamma$ in $t$ ist
\[n(t) = \left (- \cos \frac{t}{r}, - \sin \frac{t}{r} \right )\]
da gilt:
\begin{align*}
\langle n(t), \gamma'(t) \rangle &=
\left \langle
\begin{pmatrix}- \cos \frac{t}{r}\\ - \sin \frac{t}{r}\end{pmatrix},
\begin{pmatrix}- \sin \frac{t}{r}\\ \cos \frac{t}{r}\end{pmatrix}
\right \rangle\\
&= (- \cos \frac{t}{r}) \cdot (- \sin \frac{t}{r}) + (- \sin \frac{t}{r}) \cdot (\cos \frac{t}{r})\\
&= 0\\
\|n(t)\| &= \left \| (- \cos \frac{t}{r}, - \sin \frac{t}{r}) \right \|\\
&=(- \cos \frac{t}{r})^2 + (- \sin \frac{t}{r})^2\\
&= 1\\
\det(\gamma_1'(t), n(t)) &= \left \|
\begin{pmatrix}
- \sin \frac{t}{r} & - \cos \frac{t}{r}\\
\cos \frac{t}{r} & - \sin \frac{t}{r}
\end{pmatrix}
\right \|\\
&= (- \sin \frac{t}{r})^2 - (- \cos \frac{t}{r}) \cdot \cos \frac{t}{r}\\
&= 1
\end{align*}
Die Krümmung ist für jedes $t$ konstant $\frac{1}{r}$, da gilt:
\begin{align*}
\gamma''(t) &= \left (- \frac{1}{r} \cos \frac{t}{r}, - \frac{1}{r} \sin \frac{t}{r} \right )\\
&= \frac{1}{r} \cdot \left (- \cos \frac{t}{r}, - \sin \frac{t}{r} \right )\\
\Rightarrow \kappa(t) &= \frac{1}{r}
\end{align*}
\end{beispiel}
\begin{definition}%In Vorlesung: Def.+Bem. 16.4
Sei $\gamma: I \rightarrow \mdr^3$ eine durch Bogenlänge parametrisierte
Kurve.
\begin{defenum}
\item Für $t \in I$ heißt $\kappa(t) := \|\gamma''(t)\|$ die
\textbf{Krümmung}\xindex{Krümmung} von $\gamma$ in $t$.
\item Ist für $t \in I$ die Ableitung $\gamma''(t) \neq 0$,
so heißt $\frac{\gamma''(t)}{\|\gamma''(t)\|}$ \textbf{Normalenvektor}\xindex{Normalenvektor}
an $\gamma$ in $t$.
\item \label{def:16.4c} $b(t)$ sei ein Vektor, der $\gamma'(t), n(t)$
zu einer orientierten Orthonormalbasis von $\mdr^3$ ergänzt.
Also gilt:
\[\det(\gamma'(t), n(t), b(t)) = 1\]
$b(t)$ heißt \textbf{Binormalenvektor}\xindex{Binormalenvektor},
die Orthonormalbasis
\[\Set{\gamma'(t), n(t), b(t)}\]
heißt \textbf{begleitendes Dreibein}\xindex{Dreibein!begleitendes}.
\end{defenum}
\end{definition}
\begin{bemerkung}[Eigenschaften von Kurven II]%In Vorlesung: Def.+Bem 16.4
Sei $\gamma: I \rightarrow \mdr^3$ durch Bogenlänge parametrisierte
Kurve.
\begin{bemenum}
\item $n(t)$ ist orthogonal zu $\gamma'(t)$.
\item $b(t)$ aus \cref{def:16.4c} ist eindeutig.
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\section{Tangentialebene}\index{Tangentialebene|(}
Erinnerung Sie sich an \cref{def:8.5} \enquote{reguläre Fläche}.
Äquivalent dazu ist: $S$ ist lokal von der Form
\[V(f) = \Set{x \in \mdr^3 | f(x) = 0 }\]
für eine $C^\infty$-Funktion $f: \mdr^3 \rightarrow \mdr$.
\begin{definition}\label{def:Tangentialebene}%In Vorlesung: 17.1
Sei $S \subseteq \mdr^3$ eine reguläre Fläche, $s \in S$,
$F: U \rightarrow V \cap S$ eine lokale Parametrisierung um $s \in V$:
\[(u,v) \mapsto (x(u,v), y(u,v), z(u,v))\]
Für $p=F^{-1}(s) \in U$ sei
\[ J_F(p) = \begin{pmatrix}
\frac{\partial x}{\partial u} (p) & \frac{\partial x}{\partial v} (p)\\
\frac{\partial y}{\partial u} (p) & \frac{\partial y}{\partial v} (p)\\
\frac{\partial z}{\partial u} (p) & \frac{\partial z}{\partial v} (p)
\end{pmatrix}\]
und $D_p F: \mdr^2 \rightarrow \mdr^3$ die durch $J_F (p)$
definierte lineare Abbildung.
Dann heißt $T_s S := \Bild(D_p F)$ die \textbf{Tangentialebene}\xindex{Tangentialebene}
an $s \in S$.
\end{definition}
\begin{bemerkung}[Eigenschaften der Tangentialebene]%
\begin{bemenum}
\item $T_s S$ ist $2$-dimensionaler Untervektorraum von $\mdr^3$.%In Vorlesung: 17.2
\item $T_s S = \langle \tilde{u}, \tilde{v} \rangle$, wobei $\tilde{u}, \tilde{v}$
die Spaltenvektoren der Jacobi-Matrix $J_F(p)$ sind.
\item $T_s S$ hängt nicht von der gewählten Parametrisierung ab.%In Vorlesung: 17.3
\item Sei $S=V(f)$ eine reguläre Fläche in $\mdr^3$, also %In Vorlesung: Bemerkung 17.4
$f:V \rightarrow \mdr$ eine $C^\infty$-Funktion, $V \subseteq \mdr^3$
offen, $\grad(f)(x) \neq 0$ für alle $x \in S$.
Dann ist $T_s S = (\grad(f)(s))^\perp$ für jedes $s \in S$.
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\begin{beweis}\leavevmode
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
\item \label{bew:tangentialebene.a} $J_F$ ist eine $3 \times 2$-Matrix, die mit einem $2 \times 1$-Vektor
multipliziert wird. Das ist eine lineare Abbildung und aus der
linearen Algebra ist bekannt, das das Bild ein Vektorraum ist.
Da $\rang(J_F) = 2$, ist auch $\dim (T_s S) = 2$.
\item Hier kann man wie in \cref{bew:tangentialebene.a} argumentieren
\item $T_s S = \{x \in \mdr^3 | \exists \text{parametrisierte Kurve }
\gamma:[- \varepsilon, + \varepsilon] \rightarrow S
\text{ für ein } \varepsilon > 0
\text{ mit } \gamma(0) = s \text{ und } \gamma'(0) = x
\}$\\
Wenn jemand diesen Beweis führt, bitte an info@martin-thoma.de
schicken.%TODO
\item Sei $x \in T_s S, \gamma:[-\varepsilon, +\varepsilon] \rightarrow S$
eine parametrisierte Kurve mit $\varepsilon > 0$ und $\gamma'(0) = s$,
sodass $\gamma'(0) = x$ gilt. Da $\gamma(t) \in S$ für alle
$t \in [-\varepsilon, \varepsilon]$, ist $f \circ \gamma = 0$\\
$\Rightarrow 0 = (f \circ \gamma)'(0) = \langle \grad(f)(\gamma(0)), \gamma'(0) \rangle$\\
$\Rightarrow T_s S \subseteq \grad (f)(s)^\perp$\\
$\xRightarrow{\dim = 2} T_s S = (\grad(f)(s))^\perp$
\end{enumerate}
\end{beweis}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Mitschrieb vom 04.02.2014 %
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\begin{definition}%In Vorlesung: Def.+Bem 17.5
\begin{defenum}
\item Ein \textbf{Normalenfeld}\xindex{Normalenfeld} auf der regulären
Fläche $S \subseteq \mdr^3$ ist eine Abbildung $n: S \rightarrow S^2 \subseteq \mdr^3$
mit $n(s) \in T_s S^\perp$ für jedes $s \in S$.
\item $S$ heißt \textbf{orientierbar}\xindex{Fläche!orientierbare},
wenn es ein stetiges Normalenfeld auf $S$ gibt.
\end{defenum}
\end{definition}
Manchmal wird zwischen einem \textit{Normalenfeld} und einem
\textit{Einheitsnormalenfeld}\xindex{Einheitsnormalenfeld} unterschieden.
Im Folgenden werden diese Begriffe jedoch synonym benutzt.
\begin{bemerkung}[Eigenschaften von Normalenfeldern]%In Vorlesung: Def.+Bem 17.5
\begin{bemenum}
\item Ein Normalenfeld auf $S$ ist genau dann stetig, wenn es
glatt ist (also $C^\infty$).
\item Zu jedem $s \in S$ gibt es eine Umgebung $V \subseteq \mdr^3$
von $s$ und eine lokale Parametrisierung $F: U \rightarrow V$
von $S$ um $s$, sodass auf $F(U) = V \cap S$
ein stetiges Normalenfeld existiert.
\item $S$ ist genau dann orientierbar, wenn es einen
differenzierbaren Atlas von $S$ aus lokalen Parametrisierungen
$F_i: U_i \rightarrow V_i,\;i \in I$ gibt, sodass
für alle $i, j \in F$ und alle $s \in V_i \cap V_j \cap S$
gilt:
\[\det(\underbrace{D_s \overbrace{F_j \circ F_i^{-1}}^{V_i \rightarrow V_j}}_{\in \mdr^{3 \times 3}}) > 0\]
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\begin{beweis}
Wird hier nicht geführt.%TODO: Übung? Übungsblatt?
\end{beweis}
\begin{beispiel}[Normalenfelder]
\begin{bspenum}
\item $S = S^2$, $n_1 = \id_{S^2}$ ist ein stetiges Normalenfeld.\\
Auch $n_2 = - \id_{S^2}$ ist ein stetiges Normalenfeld.
\item $S = \text{Möbiusband}$ (vgl. \cref{fig:moebius-strip})
ist nicht orientierbar. Es existiert ein Normalenfeld,
aber kein stetiges Normalenfeld.
\end{bspenum}
\end{beispiel}
\begin{figure}[htp]\xindex{Möbiusband}
\centering
\includegraphics[width=0.5\linewidth, keepaspectratio]{figures/moebius-strip.pdf}
\caption{Möbiusband}
\label{fig:moebius-strip}
\end{figure}
\index{Tangentialebene|)}
\section{Gauß-Krümmung}\index{Gauß-Krümmung|(}
\begin{bemerkung}\label{bem:18.1}%In Vorlesung: Bemerkung 18.1
Sei $S$ eine reguläre Fläche, $s \in S$, $n(s)$ ist ein Normalenvektor
in $s$, $x \in T_s S$, $\|x\| = 1$.
Sei $E$ der von $x$ und $n(s)$ aufgespannte 2-dimensionale
Untervektorraum von $\mdr^3$.
Dann gibt es eine Umgebung $V \subseteq \mdr^3$ von $s$, sodass
\[C := (s + E) \cap S \cap V\]
das Bild einer durch Bogenlänge parametrisierten Kurve
$\gamma:[-\varepsilon, \varepsilon] \rightarrow S$ enthält mit
$\gamma(0) = s$ und $\gamma'(0) = x$.
\end{bemerkung}
\begin{beweis}
\enquote{Satz über implizite Funktionen}\footnote{Siehe z.~B.
\url{https://github.com/MartinThoma/LaTeX-examples/tree/master/documents/Analysis\%20II}}
\end{beweis}
\begin{definition}\xindex{Normalkrümmung}%In Vorlesung: Definition 18.2
In der Situation aus \cref{bem:18.1} heißt die Krümmung $\kappa_\gamma(0)$
der Kurve $\gamma$ in der Ebene $(s+ E)$ im Punkt $s$ die
\textbf{Normalkrümmung} von $S$ in $s$ in Richtung
$x = \gamma'(0)$.
Man schreibt: $\kappanor(s, x) := \kappa_\gamma(0)$
\end{definition}
\underline{Hinweis}: Die Krümmung ist nur bis auf das Vorzeichen bestimmt.
\begin{beispiel}[Gauß-Krümmung]%In Vorlesung: Beispiel 18.3
\begin{bspenum}
\item $S = S^2 = V(X^2 + Y^2 + Z^2 - 1)$ ist die Kugel um den Ursprung mit Radius~1,
$n = \id$, $s=(0,0,1)$, $x=(1,0,0)$\\
$\Rightarrow E = \mdr \cdot x + \mdr \cdot n(s)$ ($x,z\text{-Ebene}$)
$C = E \cap S$ ist Kreislinie\\
$\kappanor(s, x) = \frac{1}{r} = 1$
\item $S = V(X^2 + Z^2 - 1) \subseteq \mdr^3$ ist ein Zylinder (siehe \cref{fig:regular-zylinder}).
$s = (1,0,0)$\\
$x_1 = (0,1,0) \Rightarrow E_1 = \mdr \cdot e_1 + \mdr \cdot e_2$ ($x,y\text{-Ebene}$)\\
$S \cap E_1 = V(X^2 + Y^2 - 1) \cap E$, Kreislinie in $E$\\
$\Rightarrow \kappanor(s, x_1) = \pm 1$\\
$x_2 = (0, 0, 1), E_2 = \mdr \cdot e_1 + \mdr \cdot e_3$ ($x,z\text{-Ebene}$)\\
$V \cap E_2 \cap S = \Set{(1, 0, z) \in \mdr^3 | z \in \mdr}$ ist eine Gerade\\
$\Rightarrow \kappanor(s, x_2) = 0$
\item $S = V(X^2 - Y^2 - Z)$, $s = (0,0,0)$ (Hyperbolisches Paraboloid\xindex{Paraboloid!hyperbolisches}, siehe \cref{fig:hyperbolic-paraboloid})\\
$x_1 = (1,0,0)$, $n(s) = (0,0,1)$\\
$x_2 = (0, 1, 0)$\\
$\kappanor(s, x_1) = \hphantom{-}2$\\
$\kappanor(s, x_2) = -2$
\end{bspenum}
\end{beispiel}
\begin{figure}[ht]
\centering
\subfloat[$S = V(X^2 + Z^2 - 1)$]{
\resizebox{0.4\linewidth}{!}{\input{figures/cylinder.tex}}
\label{fig:regular-zylinder}
}%
\subfloat[$S = V(X^2 - Y^2 - Z)$]{
\resizebox{0.4\linewidth}{!}{\input{figures/hyperbolic-paraboloid.tex}}
\label{fig:hyperbolic-paraboloid}
}%
\label{fig:regular-surfaces}
\caption{Beispiele für reguläre Flächen}
\end{figure}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Mitschrieb vom 06.02.2014 %
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\begin{definition}\label{def:18.4}\xindex{Normalkrümmung}%In Vorlesung: Def. 18.4
Sei $S \subseteq \mdr^3$ eine reguläre Fläche, $s \in S$ und $n$ ein
stetiges Normalenfeld auf $S$.
$\gamma:[-\varepsilon, \varepsilon] \rightarrow S$ eine nach
Bogenlänge parametrisierte Kurve ($\varepsilon > 0$) mit
$\gamma(0) = s$ und $\gamma''(0) \neq 0$.
Sei $n(0) := \frac{\gamma''(0)}{\|\gamma''(0)\|}$. Zerlege
\[n(0) = n(0)^t + n(0)^\perp \text{ mit } n(0)^t \in T_s S \text{ und } n(0)^\perp \in (T_s S)^\perp\]
Dann ist $n(0)^\perp = \langle n(0), n(s) \rangle \cdot n(s)$\\
$\kappanor(s, \gamma) := \langle \gamma''(0), n(s) \rangle$
die \textbf{Normalkrümmung}.
\end{definition}
\begin{bemerkung}
Sei $\overline{\gamma}(t) = \gamma(-t)$, $t \in [- \varepsilon, \varepsilon]$.
Dann ist $\kappanor(s, \overline{\gamma}) = \kappanor(s, \gamma)$.
\end{bemerkung}
\begin{beweis}
$\overline{\gamma}''(0) = \gamma''(0)$, da $\overline{\gamma}'(0) = - \gamma'(0)$.
Es gilt: $\kappanor(s,\gamma)$ hängt nur von $|\gamma'(0)|$ ab
und ist gleich $\kappanor(s, \gamma'(0))$.
\end{beweis}
\begin{bemerkung}%In Vorlesung: Bem.+Def. 18.6
Sei $S$ eine reguläre Fläche und $n=n(s)$ ein Normalenvektor an
$S$ in $s$.
Sei $T_{s}^{1} S = \Set{x \in T_s S | \|x\| = 1} \cong S^1$.
Dann ist
\[ \kappanor^n(s): T^1_s S \rightarrow \mdr, \;\;\; x \mapsto \kappanor(s,x)\]
eine glatte Funktion und
$\Bild \kappanor^n(s)$ ist ein abgeschlossenes Intervall.
\end{bemerkung}
\begin{definition}\xindex{Hauptkrümmung}\xindex{Gauß-Krümmung}%In Vorlesung: Bem.+Def. 18.6
Sei $S$ eine reguläre Fläche und $n=n(s)$ ein Normalenvektor an
$S$ in $s$.
\begin{defenum}
\item $\begin{aligned}[t]
\kappa^n_1(s) :&= \min \Set{\kappanor^n(s,x) | x \in T_s^1 S} \text{ und }\\
\kappa^n_2(s) :&= \max \Set{\kappanor^n(s,x) | x \in T_s^1 S}
\end{aligned}$
heißen \textbf{Hauptkrümmungen} von $S$ in $s$.
\item $K(s) := \kappa_1^n(s) \cdot \kappa_2^n(s)$ heißt
\textbf{Gauß-Krümmung} von $S$ in $s$.
\end{defenum}
\end{definition}
\begin{bemerkung}%In Vorlesung: Bem.+Def. 18.6
Ersetzt man $n$ durch $-n$, so gilt:
\begin{align*}
\kappanor^{-n}(s, x) &= - \kappanor^n(x)\; \forall x \in T_s^1 S\\
\Rightarrow \kappa_1^{-n}(s) &= - \kappa_2^n(s)\\
\kappa_2^{-n}(s) &= - \kappa_1^n (s)\\
\text{ und } K^{-n}(s) &= K^n(s) =: K(s)
\end{align*}
\end{bemerkung}
\begin{beispiel}
\begin{bspenum}
\item $S = S^2$. Dann ist $\kappa_1(s) = \kappa_2(s) = \pm 1\;\forall s \in S^2$\\
$\Rightarrow K(s) = 1$
\item Zylinder:\\
$\kappa_1(s) = 0, \kappa_2(s) = 1 \Rightarrow K(s) = 0$
\item Sattelpunkt auf hyperbolischem Paraboloid:\\
$\kappa_1(s) < 0, \kappa_2(s) = 0 \rightarrow K(s) < 0$
\item $S = \text{Torus}$. Siehe \cref{fig:torus-gauss-kruemmung}\\
\begin{figure}[htp]\xindex{Torus}
\centering
\includegraphics[width=0.95\linewidth, keepaspectratio]{figures/torus-gauss-kruemmung.pdf}
\caption{$K(s_1) > 0$, $K(s_2) = 0$, $K(s_3) < 0$}
\label{fig:torus-gauss-kruemmung}
\end{figure}
\end{bspenum}
\end{beispiel}
\begin{bemerkung}%In Vorlesung: Bem. 18.7
Sei $S$ eine reguläre Fläche, $s \in S$ ein Punkt.
\begin{bemenum}
\item Ist $K(s) > 0$, so liegt $S$ in einer Umgebung von $s$
ganz auf einer Seite von $T_s S + s$.
\item Ist $K(s) < 0$, so schneidet jede Umgebung von $s$ in $S$
beide Seiten von $T_s S + s$.
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\index{Gauß-Krümmung|)}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Mitschrieb vom 11.02.2014 %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Erste und zweite Fundamentalform}%In Vorlesung: §19
Sei $S \subseteq \mdr^3$ eine reguläre Fläche, $s \in S$, $T_s S$ die Tangentialebene
an $S$ in $s$ und $F: U \rightarrow V$ eine lokale Parametrisierung von $S$ um
$s$. Weiter sei $p := F^{-1}(s)$.
\begin{definition}\xindex{Fundamentalform!erste}%In Vorlesung: Bem.+Def. 19.1
Sei $I_S \in \mdr^{2 \times 2}$ definiert als
\begin{align*}
I_S :&= \begin{pmatrix}
g_{1,1}(s) & g_{1,2}(s)\\
g_{1,2}(s) & g_{2,2}(s)
\end{pmatrix} =
\begin{pmatrix}
E(s) & F(s) \\
F(s) & G(s)
\end{pmatrix}\\
\text{mit } g_{i,j} &= g_s(D_p F(e_i), D_p F(e_j))\\
&= \langle \frac{\partial F}{\partial u_i} (p), \frac{\partial F}{\partial u_j} (p) \rangle \;\;\; i,j \in \Set{1,2}
\end{align*}
Die Matrix $I_S$ heißt \textbf{erste Fundamentalform}
von $S$ bzgl. der Parametrisierung $F$.
\end{definition}
\begin{bemerkung}%In Vorlesung: Bem.+Def. 19.1
\begin{bemenum}
\item \label{bem:19.1a} Die Einschränkung des Standardskalarproduktes des $\mdr^3$ auf
$T_s S$ macht $T_s S$ zu einem euklidischen Vektorraum.
\item $\Set{D_p F(e_1), D_p F(e_2)}$ ist eine Basis von $T_s S$.
\item Bzgl. der Basis $\Set{D_p F(e_1), D_p F(e_2)}$ hat das
Standardskalarprodukt aus \cref{bem:19.1a} die Darstellungsmatrix
$I_S$.
\item $g_{i,j}(s)$ ist eine differenzierbare Funktion von $s$.
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\begin{bemerkung}
\[\det(I_S) = \left \| \frac{\partial F}{\partial u_1}(p) \times \frac{\partial F}{\partial u_2}(p) \right \|^2\]
\end{bemerkung}
\begin{beweis}\leavevmode
Sei $\frac{\partial F}{\partial u_1}(p) = \begin{pmatrix}
x_1\\ x_2 \\ x_3
\end{pmatrix}, \;\;\; \frac{\partial F}{\partial u_2}(p) = \begin{pmatrix}
y_1\\ y_2 \\ y3
\end{pmatrix}$
Dann ist $\frac{\partial F}{\partial u_1}(p) \times \frac{\partial F}{\partial u_2}(p) = \begin{pmatrix}
z_1 \\ z_2 \\ z_3
\end{pmatrix}$ mit
\begin{align*}
z_1 &= x_2 y_3 - x_3 y_2\\
z_2 &= x_3 y_1 - x_1 y_3\\
z_3 &= x_1 y_2 - x_2 y_1\\
\Rightarrow \|\frac{\partial F}{\partial u_1} (p) \times \frac{\partial F}{\partial u_2} (p)\| &= z_1^2 + z_2^2 + z_3^2\\
\end{align*}
\begin{align*}
\det(I_S) &= g_{1,1} g_{2,2} - g_{1,2}^2\\
&= \left \langle \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix}, \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} \right \rangle \left \langle \begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \\ y_3 \end{pmatrix}, \begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \\ y_3 \end{pmatrix} \right \rangle - \left \langle \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix}, \begin{pmatrix} y_1 \\ y_2 \\ y_3 \end{pmatrix} \right \rangle^2\\
&= (x_1^2 + x_2^2 + x_3^2) (y_1^2 + y_2^2 + y_3^2) - (x_1 y_1 + x_2 y_2 + x_3 y_3)^2
\end{align*}
\end{beweis}
\begin{definition}\xindex{Flächenelement}%In Vorlesung: Def.+Bem. 19.3 / Erinnerung
\begin{defenum}
\item Das Differential $\mathrm{d} A = \sqrt{\det (I)} \mathrm{d} u_1 \mathrm{d} u_2$
heißt \textbf{Flächenelement} von $S$ bzgl. der Parametrisierung $F$.
\item \label{def:berechenbares-integral}Für eine Funktion $f: V \rightarrow \mdr$ heißt
\[\int_V f \mathrm{d} A := \int_U f(\underbrace{F(u_1, u_2)}_{=: s}) \sqrt{\det I(s)} \mathrm{d} u_1 \mathrm{d} u_2\]
der \textbf{Wert des Integrals} von $f$ über $V$, falls das Integral rechts
existiert.
\end{defenum}
\end{definition}
\begin{bemerkung}
\begin{bemenum}
\item $\int_V f \mathrm{d} A$ ist unabhängig von der gewählten Parametrisierung.
\item Sei $f: S \rightarrow \mdr$ eine Funktion, die im Sinne von
\cref{def:berechenbares-integral} lokal integrierbar ist.
Dann ist $\int_S f \mathrm{d} A$ wohldefiniert, falls (z.~B.) $S$
kompakt ist.
Etwa:
\begin{align*}
\int_S f \mathrm{d} A &= \sum_{i=1}^n \int_{\mathrlap{V_i}} f \mathrm{d} A \\
&- \sum_{i \neq j} \int_{\mathrlap{V_i \cap V_j}} f \mathrm{d} A \\
&+ \sum_{i,j,k} \int_{\mathrlap{V_i \cap V_j \cap V_k}} f \mathrm{d} A\\
&- \dots
\end{align*}
\end{bemenum}
\end{bemerkung}
\begin{beweis}\leavevmode
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
\item Mit Transformationsformel.%TODO
\item Ist dem Leser überlassen.%TODO
\end{enumerate}
\end{beweis}
\begin{proposition}\xindex{Weingarten-Abbildung}\label{prop:5.1}%
Sei $S \subseteq \mdr^3$ eine reguläre, orientierbare Fläche mit glatten
Normalenfeld $n: S \rightarrow S^2$. Dann gilt:
\begin{propenum}
\item \label{prop:5.1a} $n$ induziert für jedes $s \in S$ eine lineare Abbildung $d_s n: T_s S \rightarrow T_{n(s)} S^2$
durch
\[d_s n(x) = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} t} n (\underbrace{s \text{\enquote{+}} tx}_{\mathclap{\text{Soll auf Fläche $S$ bleiben}}}) \Bigr |_{t=0}\]
Die Abbildung $d_s n$ heißt \textbf{Weingarten-Abbildung}
\item $T_{n(s)} S^2 = T_s S$.
\item $d_s n$ ist ein Endomorphismus von $T_s S$.
\item $d_s n$ ist selbstadjungiert bzgl. des Skalarproduktes $I_S$.
\end{propenum}
\end{proposition}
\underline{Hinweis:} Die Weingarten-Abbildung wird auch \textit{Formoperator}\index{Formoperator|see{Weingarten-Abbildung}} genannt.
\clearpage
\begin{beweis}\leavevmode
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
\item Wenn jemand diesen Beweis führt, bitte an info@martin-thoma.de
schicken.
\item $T_{n(S)} S^2 = \langle n(s) \rangle^\perp = T_s S$
\item Wegen \cref{prop:5.1a} ist $d_s n$ ein Homomorphismus.%\\
%TODO: Warum sollte das ein Endomorphismus sein?
\item Zu zeigen: $\forall x,y \in I_s S: \langle x, d_s n (y) \rangle = \langle d_s n(x), y \rangle$
Aufgrund der Bilinearität des Skalarproduktes genügt es diese Eigenschaft
für die Basisvektoren zu zeigen.
Sei $x_i = D_p F(e_i) = \frac{\partial F}{\partial u_i} (p)\;\;\; i = 1,2$
\underline{Beh.:}
$\langle x_i, d_s n(x_j) \rangle = \langle \frac{\partial^2 F}{\partial u_i \partial u_j} (p), d_s n (x_i) \rangle$
$\Rightarrow \langle \frac{\partial^2 F}{\partial u_i \partial u_j} (p), d_s n (x_i) \rangle = \langle x_j, d_s n (x_i) \rangle$
\underline{Bew.:} $
\begin{aligned}[t]
0 &= \hphantom{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \left (\right.} \langle \frac{\partial F}{\partial u} (p + t e_j), n(p + t e_j) \rangle\\
\Rightarrow 0 &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \left (\langle \frac{\partial F}{\partial u} (p + t e_j), n(p + t e_j) \rangle \right) \Bigr |_{t=0}\\
&= \langle \underbrace{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \frac{\partial F}{\partial u_i} (p + t e_j)}_{\frac{\partial^2 F}{\partial u_j \partial u_i} (p)} \Bigr |_{t=0}, n(s) \rangle + \langle x_i, d_s n \underbrace{D_p F (e_j)}_{x_j}\rangle
\end{aligned}$
\end{enumerate}
\end{beweis}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Mitschrieb vom 13.02.2014 %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{definition}\xindex{Fundamentalform!zweite}%In Vorlesung: Def. + Bem. 19.5 a)
Die durch $-d_s n$ definierte symmetrische Bilinearform auf $T_s S$ heißt
\textbf{zweite Fundamentalform} von $S$ in $s$ bzgl. $F$.
Man schreibt: $II_s(x,y) = \langle - d_s n(x), y \rangle = I_s (-d_s n(x), y)$
\end{definition}
\begin{bemerkung}%%In Vorlesung: Def. + Bem. 19.5 b)
Bezüglich der Basis $\Set{x_1, x_2}$ von $T_s S$ hat $II_s$ die Darstellungsmatrix
\[(h^{(s)}_{i,j})_{i,j=1,2} \text{ mit } h_{i,j}(s) = \langle \frac{\partial^2 F}{\partial u_i \partial u_j} (p), n(s) \rangle \]
\end{bemerkung}
\begin{proposition}\label{prop:19.6}%In Vorlesung: Proposition 19.6
Sei $\gamma:[- \varepsilon, \varepsilon] \rightarrow S$ eine nach Bogenlänge
parametrisierte Kurve mit $\gamma(0) = s$. Dann gilt:
\[\kappanor(s, \gamma) = II_s(\gamma'(0), \gamma'(0))\]
\end{proposition}
\begin{beweis}
Nach \cref{def:18.4} ist $\kappanor(s, \gamma) = \langle \gamma''(0), n(s) \rangle$.
Nach Voraussetzung gilt
\[n(\gamma(t)) \perp \gamma'(t) \Leftrightarrow \langle \gamma''(0), n(s) \rangle = 0\]
Die Ableitung nach $t$ ergibt
\begin{align*}
0 &= \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(\langle n (\gamma(t)), \gamma'(t))\\
&= \left \langle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} n(\gamma(t)) \Bigr |_{t=0}, \gamma'(0) \right \rangle + \langle n(s), \gamma''(0) \rangle\\
&= \langle d_s n (\gamma'(0)), \gamma'(0) \rangle + \kappanor(s,\gamma)\\
&= - II_s(\gamma'(0), \gamma'(0)) + \kappanor(s, \gamma)
\end{align*}
\end{beweis}
\begin{folgerung}\xindex{Normalkrümmung}%In Vorlesung: Folgerung 19.7
Die beiden Definitionen von Normalkrümmung in \cref{sec:Kurvenkrümmung} stimmen
überein:
\[\kappanor(s, \gamma) = \kappanor(s, \gamma'(0))\]
\end{folgerung}
\begin{satz}%In Vorlesung: Satz 19.8
Sei $S \subseteq \mdr^3$ eine reguläre, orientierbare Fläche und $s \in S$.
\begin{satzenum}
\item Die Hauptkrümmungen $\kappa_1(s), \kappa_2(s)$ sind die Eigenwerte
von $II_s$.
\item Für die Gauß-Krümmung gilt: $K(s) = \det(II_s)$
\end{satzenum}
\end{satz}
\begin{beweis}\leavevmode
\begin{enumerate}[label=\alph*)]
\item $II_s$ ist symmetrisch, $I_s S$ hat also eine Orthonormalbasis aus
Eigenvektoren $y_1, y_2$ von $II_s$. Ist $x \in T_s S$, $\|x\| = 1$,
so gibt es $\varphi \in [0,2\pi)$ mit $x = \cos \varphi \cdot y_1 + \sin \varphi \cdot y_2$.
Seien $\lambda_1, \lambda_2$ die Eigenwerte von $II_s$, also
$II_s(y_i, y_i) = \lambda_i$. Dann gilt:
\begin{align*}
II_s (x,x) &= \cos^2 \varphi \lambda_1 + \sin^2 \varphi \lambda_2\\
&= (1- \sin^2 \varphi) \lambda_1 + \sin^2 \varphi \lambda_2\\
&= \lambda_1 + \sin^2 \varphi (\lambda_2 - \lambda_1) \geq \lambda_1\\
&= \cos^2 \varphi + (1 - \cos^2 \varphi) \lambda_2\\
&= \lambda_2 - \cos^2 \varphi (\lambda_2 - \lambda_1) \leq \lambda_2\\
\xRightarrow{\crefabbr{prop:19.6}} \lambda_1 &= \min \Set{\kappanor (s,x) | x \in T^1_s S}\\
\lambda_2 &= \max \Set{\kappanor (s,x) | x \in T^1_s S}
\end{align*}
\end{enumerate}
\end{beweis}
\begin{satz}[Satz von Gauß-Bonnet]\xindex{Satz von!Gauß-Bonnet}%
Sei $S \subseteq \mdr^3$ eine kompakte orientierbare reguläre Fläche. Dann gilt:
\[\int_S K(s) \mathrm{d}A = 2 \pi \chi(S)\]
Dabei ist $\chi(S)$ die Euler-Charakteristik von $S$.
\end{satz}
\begin{beweis}
Der Beweis wird hier nicht geführt. Er kann in \enquote{Elementare Differentialgeometrie}
von Christian Bär (2. Auflage), ISBN 978-3-11-022458-0, ab Seite 281 nachgelesen werden.
\end{beweis}

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\chapter*{Lösungen der Übungsaufgaben\markboth{Lösungen der Übungsaufgaben}{Lösungen der Übungsaufgaben}}
\addcontentsline{toc}{chapter}{Lösungen der Übungsaufgaben}
\begin{solution}[\ref{ub1:aufg1}]
\textbf{Teilaufgabe a)} Es gilt:
\begin{enumerate}[label=(\roman*)]
\item $\emptyset, X \in \fT_X$.
\item $\fT_X$ ist offensichtlich unter Durchschnitten abgeschlossen,
d.~h. es gilt für alle $U_1, U_2 \in \fT_X: U_1 \cap U_2 \in \fT_X$.
\item Auch unter beliebigen Vereinigungen ist $\fT_X$ abgeschlossen,
d.~h. es gilt für eine beliebige Indexmenge $I$ und alle
$U_i \in \fT_X$ für alle $i \in I: \bigcup_{i \in I} U_i \in \fT_X$
\end{enumerate}
Also ist $(X, \fT_X)$ ein topologischer Raum.
\textbf{Teilaufgabe b)} Wähle $x=1, y=0$. Dann gilt $x \neq y$
und die einzige Umgebung von $x$ ist $X$. Da $y=0 \in X$ können
also $x$ und $y$ nicht durch offene Mengen getrennt werden.
$(X, \fT_X)$ ist also nicht hausdorffsch.
\textbf{Teilaufgabe c)} Nach Bemerkung \ref{Trennungseigenschaft}
sind metrische Räume hausdorffsch. Da $(X, \fT_X)$ nach (b) nicht
hausdorffsch ist, liefert die Kontraposition der Trennungseigenschaft,
dass $(X, \fT_X)$ kein metrischer Raum sein kann.
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub1:aufg4}]
\textbf{Teilaufgabe a)}
\textbf{Beh.:} $\forall a \in \mdz: \Set{a}$ ist abgeschlossen.
Sei $a \in \mdz$ beliebig. Dann gilt:
Wenn jemand diese Aufgabe gemacht hat, bitte die Lösung an info@martin-thoma.de
schicken.%TODO
\textbf{Teilaufgabe b)}
\textbf{Beh.:} $\Set{-1, 1}$ ist nicht offen
\textbf{Bew.:} durch Widerspruch
Annahme: $\Set{-1, 1}$ ist offen.
Dann gibt es $T \subseteq \fB$, sodass $\bigcup_{M \in T} M = \Set{-1, 1}$.
Aber alle $U \in \fB$ haben unendlich viele Elemente. Auch endlich
viele Schnitte von Elementen in $\fB$ haben unendlich viele
Elemente $\Rightarrow$ keine endliche nicht-leere Menge kann
in dieser Topologie offen sein $\Rightarrow \Set{-1,1}$ ist
nicht offen. $\qed$
\textbf{Teilaufgabe c)}
\textbf{Beh.:} Es gibt unendlich viele Primzahlen.
\textbf{Bew.:} durch Widerspruch
Annahme: Es gibt nur endlich viele Primzahlen $p \in \mdp$
Dann ist
\[\mdz \setminus \Set{-1, +1} \overset{\text{FS d. Arithmetik}}= \bigcup_{p \in \mdp} U_{0,p}\]
endlich. Das ist ein Widerspruch zu $|\mdz|$ ist unendlich und
$|\Set{-1,1}|$ ist endlich. $\qed$
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub2:aufg4}]
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item \textbf{Beh.:} Die offenen Mengen von $P$ sind
Vereinigungen von Mengen der Form
\[\prod_{j \in J} U_j \times \prod_{i \in \mdn, i \neq j} P_i\]
wobei $J \subseteq \mdn$ endlich und $U_j \subseteq P_j$
offen ist.
\begin{beweis}
Nach Definition der Produkttopologie bilden Mengen
der Form
\[\prod_{i \in J} U_j \times \prod_{i \in \mdn \setminus J} P_i\]
wobei $J \subseteq \mdn$ endlich und $U_j \subseteq P_j$ offen
$\forall{j \in J}$
eine Basis der Topologie.
Damit sind die offenen
Mengen von $P$ Vereinigungen von Mengen der obigen
Form. $\qed$
\end{beweis}
\item \textbf{Beh.:} Die Zusammenhangskomponenten von $P$
sind alle einpunktig.\xindex{Total Unzusammenhängend}
\begin{beweis}
Es seinen $x,y \in P$ und $x$ sowie $y$ liegen in der
gleichen Zusammenhangskomponente $Z \subseteq P$.
Da $Z$ zusammenhängend ist und $\forall{i \in I}: p_i : P \rightarrow P_i$
ist stetig, ist $p_i(Z) \subseteq P_i$ zusammenhängend
für alle $i \in \mdn$. Die zusammenhängenden Mengen
von $P_i$ sind genau $\Set{0}$ und $\Set{1}$, d.~h.
für alle $i \in \mdn$ gilt entweder $p_i(Z) \subseteq \Set{0}$
oder $p_i(Z) \subseteq \Set{1}$. Es sei $z_i \in \Set{0,1}$
so, dass $p_i(Z) \subseteq \Set{z_i}$ für alle $i \in \mdn$.
Dann gilt also:
\[\underbrace{p_i(x)}_{= x_i} = z_i = \underbrace{p_i(y)}_{= y_i} \forall i \in \mdn\]
Somit folgt: $x = y \qed$
\end{beweis}
\end{enumerate}
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub3:aufg1}]
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item \textbf{Beh.:} $\GL_n(\mdr)$ ist nicht kompakt.\\
\textbf{Bew.:} $\det: \GL_n(\mdr) \rightarrow \mdr \setminus \Set{0}$
ist stetig. Außerdem ist
$\det(\GL_n(\mdr)) = \mdr \setminus \Set{0}$ nicht
kompakt. $\overset{\ref{kor:5.6}}{\Rightarrow}$
$\GL_n(\mdr)$ ist nicht kompakt. $\qed$
\item \textbf{Beh.:} $\SL_1(\mdr)$ ist nicht kompakt, für $n > 1$ ist $\SL_n(\mdr)$ kompakt.\\
\textbf{Bew.:} Für $\SL_1(\mdr)$ gilt:
$\SL_1(\mdr) = \Set{A \in \mdr^{1 \times 1} | \det A = 1} = \begin{pmatrix}1\end{pmatrix} \cong \Set{1}$.
$\overset{\ref{kor:5.6}}{\Rightarrow} \SL_1(\mdr)$ ist
kompakt.\\
$\SL_n(\mdr) \subseteq \GL_n(\mdr)$ lässt sich mit einer
Teilmenge des $\mdr^{n^2}$ identifizieren. Nach \cref{satz:heine-borel}
sind diese genau dann kompakt, wenn sie beschränkt und
abgeschlossen sind. Definiere nun für für $n \in \mdn_{\geq 2}, m \in \mdn$:
\[A_m = \text{diag}_n(m, \frac{1}{m}, \dots, 1)\]
Dann gilt: $\det A_m = 1$, d.~h. $A_m \in \SL_n(\mdr)$,
und $A_m$ ist unbeschränkt, da $\|A_m\|_\infty =m \xrightarrow[m \rightarrow \infty]{} \infty$.$\qed$
\item \textbf{Beh.:} $\praum(\mdr)$ ist kompakt.\\
\textbf{Bew.:} $\praum(\mdr) \cong S^n/_{x \sim -x}$.
Per Definition der Quotiententopologie ist die Klassenabbildung stetig.
Da $S^n$ als abgeschlossene und beschränkte Teilmenge
des $\mdr^{n+1}$ kompakt ist $\overset{\ref{kor:5.6}}{\Rightarrow}$
$\praum(\mdr)$ ist kompakt. $\qed$
\end{enumerate}
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub3:meinsExtra}]
Die Definition von Homöomorphismus kann auf \cpageref{def:homoeomorphismus}
nachgelesen werden.
\begin{definition}\xindex{Homomorphismus}%
Seien $(G, *)$ und $(H, \circ)$ Gruppen und
$\varphi:G \rightarrow H$ eine Abbildung.
$\varphi$ heißt \textbf{Homomorphismus}, wenn
\[\forall g_1, g_2 \in G: \varphi(g_1 * g_2) = \varphi(g_1) \circ \varphi(g_2)\]
gilt.
\end{definition}
Es folgt direkt:
\begin{bspenum}
\item Sei $X = \mdr$ mit der Standarttopologie und $\varphi_1: \id_\mdr$ und $\mdr = (\mdr,+)$. Dann ist $\varphi_1$ ein Gruppenhomomorphismus und ein Homöomorphismus.
\item Sei $G = (\mdz, +)$ und $H = (\mdz / 3 \mdz, +)$. Dann ist $\varphi_2 : G \rightarrow H, x \mapsto x \mod 3$ ein Gruppenhomomorphismus.
Jedoch ist $\varphi_2$ nicht injektiv, also sicher kein Homöomorphismus.
\item Sei $X$ ein topologischer Raum. Dann ist $\id_X$ ein Homöomorphismus. Da keine Verknüpfung auf $X$ definiert wurde, ist $X$ keine Gruppe und daher auch kein Gruppenhomomorphismus.
\end{bspenum}
Also: Obwohl die Begriffe ähnlich klingen, werden sie in ganz unterschiedlichen
Kontexten verwendet.
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub3:meinsExtra2}]
Die Definition einer Isotopie kann auf \cpageref{def:Isotopie} nachgelesen
werden, die einer Isometrie auf \cpageref{def:Isometrie}.
\begin{definition}\xindex{Isomorphismus}%
Seien $(G, *)$ und $(H, \circ)$ Gruppen und
$\varphi:G \rightarrow H$ eine Abbildung.
$\varphi$ heißt \textbf{Isomorphismus}, wenn $\varphi$ ein bijektiver
Homomorphismus ist.
\end{definition}
Eine Isotopie ist also für Knoten definiert, Isometrien machen nur in
metrischen Räumen Sinn und ein Isomorphismus benötigt eine Gruppenstruktur.
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub4:aufg1}]
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item \textbf{Vor.:} Sei $M$ eine topologische Mannigfaltigkeit.\\
\textbf{Beh.:} $M$ ist wegzusammehängend $\gdw M$ ist zusammenhängend
\begin{beweis}
\enquote{$\Rightarrow$}: Da $M$ insbesondere ein
topologischer Raum ist folgt diese Richtung direkt
aus \cref{kor:wegzusammehang-impliziert-zusammenhang}.
\enquote{$\Leftarrow$}: Seien $x,y \in M$ und
\[Z := \Set{z \in M | \exists \text{Weg von } x \text{ nach } z}\]
Es gilt:
\begin{enumerate}[label=(\roman*)]
\item $Z \neq \emptyset$, da $M$ lokal wegzusammenhängend ist
\item $Z$ ist offen, da $M$ lokal wegzusammenhängend ist
\item $Z^C := \Set{\tilde{z} \in M | \nexists \text{Weg von } x \text{ nach } \tilde{z}}$ ist offen
Da $M$ eine Mannigfaltigkeit ist, existiert zu jedem
$\tilde{z} \in Z^C$ eine offene und wegzusammenhängende Umgebung
$U_{\tilde{z}} \subseteq M$.
Es gilt sogar $U_{\tilde{z}} \subseteq Z^C$, denn
gäbe es ein $U_{\tilde{z}} \ni \overline{z} \in Z$,
so gäbe es Wege $\gamma_2:[0,1] \rightarrow M, \gamma_2(0) = \overline{z}, \gamma_2(1) = x$
und $\gamma_1:[0,1] \rightarrow M, \gamma_1(0) = \tilde{z}, \gamma_1(1) = \overline{z}$.
Dann wäre aber
\begin{align*}
\gamma:[0,1] &\rightarrow M,\\
\gamma(x) &= \begin{cases}
\gamma_1(2x) &\text{falls } 0 \leq x \leq \frac{1}{2}\\
\gamma_2(2x-1) &\text{falls } \frac{1}{2} < x \leq 1
\end{cases}
\end{align*}
ein stetiger Weg von $\tilde{z}$ nach $x$
$\Rightarrow$ Widerspruch.
Da $M$ zusammenhängend ist und $M = \underbrace{Z}_{\mathclap{\text{offen}}} \cup \underbrace{Z^C}_{\mathclap{\text{offen}}}$,
sowie $Z \neq \emptyset$ folgt $Z^C = \emptyset$.
Also ist $M=Z$ wegzusammenhängend.$\qed$
\end{enumerate}
\end{beweis}
\item \textbf{Beh.:} $X$ ist wegzusammenhängend.\\
\begin{beweis}
$X:= (\mdr \setminus \Set{0}) \cup \Set{0_1, 0_2}$
und $(\mdr \setminus \Set{0}) \cup \Set{0_2}$ sind
homöomorph zu $\mdr$. Also sind die einzigen kritischen
Punkte, die man nicht verbinden können könnte
$0_1$ und $0_2$.
Da $(\mdr \setminus \Set{0}) \cup \Set{0_1}$ homöomorph
zu $\mdr$ ist, exisitert ein Weg $\gamma_1$ von $0_1$
zu einem beliebigen Punkt $a \in \mdr \setminus \Set{0}$.
Da $(\mdr \setminus \Set{0}) \cup \Set{0_2}$ ebenfalls
homöomorph zu $\mdr$ ist, existiert außerdem ein Weg
$\gamma_2$ von $a$ nach $0_2$. Damit existiert ein
(nicht einfacher)
Weg $\gamma$ von $0_1$ nach $0_2$. $\qed$
\end{beweis}
\end{enumerate}
\end{solution}
%Das scheint mir etwas zu lang zu sein...
%\begin{solution}[\ref{ub7:aufg1}]
% \textbf{Beh.:} $H_k = \begin{cases}\mdr &\text{für } k\in \Set{0,1}\\
% 0 &\text{für } k \geq 2$
% \newcommand{\triangleSimplizialkomplex}{\mathord{\includegraphics[height=5ex]{figures/triangleSimplizialkomplex.pdf}}}
% \textbf{Bew.:} $S^1$ ist homöomorph zum Simplizialkomplex
% $X = \triangleSimplizialkomplex$, d.~h. dem Rand
% von $\Delta^2$. Es gilt:
% \[X = \Set{\underbrace{v_0, v_1, v_2}_{A_0(X)}, \underbrace{\Delta (v_1, v_2)}_{=: a_0}, \underbrace{\underbrace{\Delta (v_0, v_2)}_{=: a_1}, \underbrace{\Delta(v_0, v_1)}_{=: a_2}}_{A_1(X)}}\]
% Damit folgt:
% \begin{enumerate}
% \item Für $k \geq 2$ ist $C_k(X) \cong 0$, da es in diesen
% Dimensionen keine Simplizes gibt, d.~h. $A_k(X) = \emptyset$ gilt.\\
% Also: $H_k(X) \cong 0 \; \forall k \geq 2$
% \item $C_0(X) = \Set{\sum_{i=0}^2 c_i v_i | c_i \in \mdr}$, da
% $A_0(x)$ Basis von $C_0(X)$ ist;\\
% $C_1(X) = \Set{\sum_{i=0}^2 c_i a_i | c_i \in \mdr}$, da
% $A_1(X)$ Basis von $C_1(X)$ ist.
% \item Für die Randabbildungen $d_i: C_i(X) \rightarrow C_{i-1}(X)$ gilt:
% $d_0 \equiv 0$, $d_1: C_1(X) \rightarrow C_0(X)$ ist definiert durch
% $d_1(a_k) = \sum_{i=0}^1 (-1)^i \partial_i(a_k) = \partial_0 (a_k) - \partial_1(a_k) \; \forall k \in \Set{0,1,2}$
% \end{enumerate}
%\end{solution}
%Auch diese Aufgabe ist zu lang
%\begin{solution}[\ref{ub7:aufg3}]
%
%\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub11:aufg3}]
\textbf{Vor.:} Sei $(X, d)$ eine absolute Ebene, $A, B, C \in X$
und $\triangle ABC$ ein Dreieck.
\begin{enumerate}[label=(\alph*)]
\item \textbf{Beh.:} $\overline{AB} \cong \overline{AC} \Rightarrow \angle ABC \cong \angle ACB$\\
\textbf{Bew.:} Sei $\overline{AB} \cong \overline{AC}$.\\
$\Rightarrow \exists$ Isometrie $\varphi$ mit $\varphi(B) = C$ und
$\varphi(C) = B$ und $\varphi(A) = A$.\\
$\Rightarrow \varphi(\angle ABC) = \angle ACB$\\
$\Rightarrow \angle ABC \cong \angle ACB \qed$
\item \textbf{Beh.:} Der längeren Seite von $\triangle ABC$ liegt der größere Winkel gegenüber und
umgekehrt.\\
\textbf{Bew.:} Sei $d(A,C) > d(A,B)$. Nach \ref{axiom:3.1}
gibt es $C' \in AC^+$ mit $d(A, C') = d(A,B)$\\
$\Rightarrow C'$ liegt zwischen $A$ und $C$.\\
Es gilt $\measuredangle ABC' < \measuredangle ABC$ und
aus \cref{ub11:aufg3.a} folgt: $\measuredangle ABC' = \measuredangle AC' B$.\\
$\angle BC' A$ ist ein nicht anliegender Außenwinkel zu
$\angle BCA \xRightarrow{\crefabbr{bem:14.9}} \measuredangle BC' A > \measuredangle BCA$\\
$\Rightarrow \measuredangle BCA < \measuredangle BC' A = \measuredangle ABC' < \measuredangle ABC $
Sei umgekehrt $\measuredangle ABC > \measuredangle BCA$,
kann wegen 1. Teil von \cref{ub11:aufg3.b} nicht
$d(A,B) > d(A,C)$ gelten.\\
Wegen \cref{ub11:aufg3.a} kann nicht $d(A,B) = d(A,C)$
gelten.\\
$\Rightarrow d(A,B) < d(A, C) \qed$
\item \textbf{Vor.:} Sei $g$ eine Gerade, $P \in X$ und $P \notin g$\\
\textbf{Beh.:} $\exists!$ Lot\\
\textbf{Bew.:} ÜB10 A4(a): Es gibt Geradenspiegelung $\varphi$
an $g$. $\varphi$ vertauscht die beiden Halbebenen bzgl.
$g$.\\
$\Rightarrow \varphi(P)P$ schneidet $g$ in $F$.
%Nach ÜB 10 A4(a):
Es gibt eine Geradenspiegelung $\varphi$ an $g$.
$\varphi$ vertauscht die beiden Halbebenen bzgl. $g$
$\Rightarrow \varphi(P)P$ schneidet $g$ in $F$.
Sei $A \in g \setminus \Set{F}$. Dann gilt $\varphi(\angle AFP) = \angle AF \varphi(P) = \pi$
$\Rightarrow \angle AFP$ ist rechter Winkel.
Gäbe es nun $G \in g \setminus \Set{F}$, so dass $PG$ weiteres Lot von $P$ auf $g$ ist,
wäre $\triangle PFG$ ein Dreieck mit zwei rechten Innenwinkeln (vgl. \cref{fig:two-perpendiculars}).
\begin{figure}[htp]
\centering
\input{figures/two-perpendiculars.tex}
\caption{Zwei Lote zu einer Geraden $g$ durch einen Punkt $P$}
\label{fig:two-perpendiculars}
\end{figure}
Nach \cref{folgerung:14.10} ist die Summe von zwei Innenwinkeln immer $< \pi$\\
$\Rightarrow G$ gibt es nicht. $\qed$
\end{enumerate}
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub-tut-24:a1}]
Sei $f \parallel h$ und \obda $f \parallel g$.
$f \nparallel h \Rightarrow f \cap h \neq \emptyset$, sei also $x \in f \cap h$.
Mit Axiom \ref{axiom:5} folgt: Es gibt höchstens eine Parallele
zu $g$ durch $x$, da $x \notin g$. Diese ist $f$, da $x \in f$
und $f \parallel g$. Da aber $x \in h$, kann $h$ nicht parallel
zu $g$ sein, denn ansonsten gäbe es zwei Parallelen zu $g$ durch
$x$ ($f \neq h$).
$\Rightarrow g \nparallel h$ $\qed$
\end{solution}
\begin{solution}[\ref{ub-tut-24:a3}]\xindex{Kongruenzsatz!SSS}%
Sei $(X,d,G)$ eine Geometrie, die \ref{axiom:1}-\ref{axiom:4} erfüllt.
Seien außerdem $\triangle ABC$ und $\triangle A'B' C'$ Dreiecke, für die gilt:
\begin{align*}
d(A, B) &= d(A', B')\\
d(A, C) &= d(A', C')\\
d(B, C) &= d(B', C')
\end{align*}
Sei $\varphi$ die Isometrie mit $\varphi(A) = A'$, $\varphi(B) = B'$ und
$\varphi(C')$ liegt in der selben Halbebene bzgl. $AB$ wie $C$. Diese
Isometrie existiert wegen \ref{axiom:4}.
Es gilt $d(A,C) = d(A', C') = d(\varphi(A'), \varphi(C')) = d(A, \varphi(C'))$
und $d(B,C) = d(B', C') = d(\varphi(B'), \varphi(C')) = d(B, \varphi(C'))$.\\
$\xRightarrow{\crefabbr{kor:14.6}} C = \varphi(C)$.
Es gilt also $\varphi(\triangle A'B'C') = \triangle ABC$. $\qed$
\end{solution}

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@ -1,26 +0,0 @@
SOURCE = GeoTopo
make:
sketch figures/torus.sketch > figures/torus.tex
pdflatex $(SOURCE).tex -interaction=batchmode -output-format=pdf # aux-files for makeindex / makeglossaries
makeindex $(SOURCE)
pdflatex $(SOURCE).tex -interaction=batchmode -output-format=pdf # include index
pdflatex $(SOURCE).tex -interaction=batchmode -output-format=pdf # include symbol table
make clean # remove intermediate files like *.log and *.aux
ebook:
latexml --dest=$(SOURCE).xml $(SOURCE).tex
latexmlpost -dest=$(SOURCE).html $(SOURCE).xml
ebook-convert $(SOURCE).html $(SOURCE).epub --language de --no-default-epub-cover
all:
cd definitions;make
sed -i 's/\\newif\\ifAFive\\AFivefalse/\\newif\\ifAFive\\AFivetrue/' GeoTopo.tex
make
mv GeoTopo.pdf other-formats/GeoTopo-A5.pdf
sed -i 's/\\newif\\ifAFive\\AFivetrue/\\newif\\ifAFive\\AFivefalse/' GeoTopo.tex
make
clean:
rm -rf $(TARGET) *.class *.html *.log *.aux *.out *.thm *.idx *.toc *.ind *.ilg figures/torus.tex *.glg *.glo *.gls *.ist *.xdy *.fdb_latexmk *.bak

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@ -1,69 +0,0 @@
Dies ist ein **inoffizielles, von Studenten erstelltes Skript**
zur Vorlesung "Einführung in Geometrie und Topologie" am KIT bei
Herrn Prof. Dr. Herrlich (WS 2013/2014). Da es von Studenten erstellt
wird, die die Inhalte noch lernen, sind sehr wahrscheinlich einige
Fehler im Skript. Das können Übertragungsfehler, Tippfehler oder
Verständnisprobleme sein.
Verbesserungsvorschläge (auch wenn es nur einzelne Textsetzungsprobleme oder
Rechtschreibfehler sind) bitte immer direkt melden oder verbessern!
Den Verbesserungsvorschlag kann man
* entweder direkt selbst umsetzen und einen pull request machen oder
* mir per E-Mail (info@martin-thoma.de) schicken.
Ich werde dann versuchen die Verbesserungsvorschläge zeitnah einzuarbeiten.
Zeichnungen
===========
Das erstellen der Zeichnungen ist sehr zeitaufwendig. Das ist der
Grund, warum manchmal nur ein "TODO" im Dokument steht.
Ihr könnt mir gerne Zeichnungen schicken (entweder schön auf Papier
Zeichnen und abfotographieren / einscannen oder schon mit Inscape /
Gimp / ... oder sogar mit TikZ erstellen).
Akzeptable Formate sind: .jpg, .pdf, .svg, .png, .gif, .tex, .sketch
Alles andere kann ich vermutlich nicht einbinden.
Dokument erzeugen
=================
Zum erzeugen des Dokuments wird `sketch` und LaTeX benötigt.
LaTeX installiert man so: [Link](http://martin-thoma.com/how-to-install-the-latest-latex-version/)
Rechtliches
===========
Die Autoren kann man über Git ermitteln. Ich schreibe meist nur den
Tafelanschrieb der Vorlesung ab; eventuell noch mit ein paar
Notizen meinerseits. Wenn mir Verbesserungsvorschläge per E-Mail
geschickt werden, ist der Autor sowie das Datum der E-Mail in der
Commit-Nachricht von Git zu sehen.
Bilder habe ich entweder selbst erstellt oder von tex.stackexchange.com.
Bei Bildern von tex.stackexchange.com steht der Link auf die Quelle
im Quelltext des Bildes (siehe Ordner `figures`).
Was noch kommen soll
====================
1. Alle `TODOS` auflösen
* "Punkt" suchen
* Checken, ob alle Seitenumbrüche / Bildgrößen stimmen
2. Reviews (Mathematik, LaTeX und Bilder)
3. A5-Version drucken
* In `GeoTopo.tex`: `\AFivefalse``\AFivetrue`
* Momentan sind es ca. 100 Seiten in A4. In A5 sind es ca. 159 Seiten.
* Druckereien
* An der Uni (ca. 8.50 Euro, SW, Spiralbindung)
* http://www.epubli.de/ (ca. 9.23 Euro SW + 2.95 Euro Versand, 26.99 Euro farbig)
* https://www.viaprinto.de/ (ca. 15 Euro SW, 35 Euro farbig)
* http://shop.kopie.de/article/show/diplomarbeit
* http://www.drucksofa.com/
* http://www.mein-druck.de/category.htm?c=15510
* http://www.1buch.de/preisuebersicht/
4. Version für Sehgeschädigte:
* min `12pt`, besser `14pt`
* nicht `article`, `book`, `report` sondern `extarticle`
* Sans serif: Arial, Helvetica (`\usepackage{cmbright}`)

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@ -1,179 +0,0 @@
%!TEX root = GeoTopo.tex
\markboth{Symbolverzeichnis}{Symbolverzeichnis}
\twocolumn
\chapter*{Symbolverzeichnis}
\addcontentsline{toc}{chapter}{Symbolverzeichnis}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Mengenoperationen %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Mengenoperationen}
Seien $A, B$ und $M$ Mengen.
% Set \mylengtha to widest element in first column; adjust
% \mylengthb so that the width of the table is \columnwidth
\settowidth\mylengtha{$A \subsetneq B$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$A^C $ & Komplement von $A$\\
$\mathcal{P}(M)$ & Potenzmenge von $M$\\
$\overline{M}$ & Abschluss von $M$\\
$\partial M$ & Rand der Menge $M$\\
$M^\circ$ & Inneres der Menge $M$\\
$A \times B$ & Kreuzprodukt\\
$A \subseteq B$ & Teilmengenbeziehung\\
$A \subsetneq B$ & echte Teilmengenbeziehung\\
$A \setminus B$ & Differenzmenge\\
$A \cup B$ & Vereinigung\\
$A \dcup B$ & Disjunkte Vereinigung\\
$A \cap B$ & Schnitt\\
\end{xtabular}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Geometrie %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Geometrie}
\settowidth\mylengtha{$\overline{AB} \cong \overline{CD}$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$AB$ & Gerade durch die Punkte $A$ und $B$\\
$\overline{AB}$ & Strecke mit Endpunkten $A$ und $B$\\
$\triangle ABC$ & Dreieck mit Eckpunkten $A, B, C$\\
$\overline{AB} \cong \overline{CD}$& Die Strecken $\overline{AB}$ und $\overline{CD}$ sind isometrisch\\
$|K|$ & Geometrische Realisierung des Simplizialkomplexes~$K$\\
\end{xtabular}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Gruppen %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Gruppen}
Sei $X$ ein topologischer Raum und $K$ ein Körper.
\settowidth\mylengtha{$\Homoo(X)$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$\Homoo(X)$ & Homöomorphis\-men\-gruppe\\
$\Iso(X)$ & Isometrien\-gruppe\\
$\GL_n(K)$ & Allgemeine lineare Gruppe (von \textit{\textbf{G}eneral \textbf{L}inear Group})\\
$\SL_n(K)$ & Spezielle lineare Gruppe\\
$\PSL_n(K)$ & Projektive lineare Gruppe\\
$\Perm(X)$ & Permutations\-gruppe\\
$\Sym(X)$ & Symmetrische Gruppe\\
\end{xtabular}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Wege %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Wege}
Sei $\gamma: I \rightarrow X$ ein Weg.
\settowidth\mylengtha{$\gamma_1 \sim \gamma_2$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$[\gamma]$ & Homotopieklasse von $\gamma$\\
$\gamma_1 * \gamma_2$ & Zusammenhängen von Wegen\\
$\gamma_1 \sim \gamma_2$ & Homotopie von Wegen\\
$\overline{\gamma}(x)$ & Inverser Weg, also $\overline{\gamma}(x) := \gamma(1-x)$\\
$C$ & Bild eines Weges $\gamma$, also $C := \gamma([0,1])$
\end{xtabular}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Weiteres %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Weiteres}
\settowidth\mylengtha{$\fB_\delta(x)$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$\fB$ & Basis einer Topologie\\
$\fB_\delta(x)$& $\delta$-Kugel um $x$\\
$\calS$ & Subbasis einer Topologie\\
$\fT$ & Topologie\\
\end{xtabular}
\settowidth\mylengtha{$X /_\sim$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$\atlas$ & Atlas\\
$\praum$ & Projektiver Raum\\
$\langle \cdot , \cdot \rangle$ & Skalarprodukt\\
$X /_\sim$ & $X$ modulo $\sim$\\
$[x]_\sim$ & Äquivalenzklassen von $x$ bzgl. $\sim$\\
$\| x \|$ & Norm von $x$\\
$| x |$ & Betrag von $x$\\
$\langle a \rangle$ & Erzeugnis von $a$\\
\end{xtabular}
$S^n\;\;\;$ Sphäre\\
$T^n\;\;\;$ Torus\\
\settowidth\mylengtha{$f^{-1}(M)$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$f \circ g$&Verkettung von $f$ und $g$\\
$\pi_X$ &Projektion auf $X$\\
$f|_U$ $f$ &eingeschränkt auf $U$\\
$f^{-1}(M)$&Urbild von $M$\\
$\rang(M)$ & Rang von $M$\\
$\chi(K)$ & Euler-Charakteristik von $K$\\
$\Delta^k$ & Standard-Simplex\\
$X \# Y$ & Verklebung von $X$ und $Y$\\
$d_n$ & Lineare Abbildung aus \cref{kor:9.11}\\
$A \cong B$& $A$ ist isometrisch zu $B$\\
$f_*$ & Abbildung zwischen Fundamentalgruppen (vgl. \cpageref{korr:11.5})
\end{xtabular}
\onecolumn
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Zahlenmengen %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Zahlenmengen}
$\mdn = \Set{1, 2, 3, \dots} \;\;\;$ Natürliche Zahlen\\
$\mdz = \mdn \cup \Set{0, -1, -2, \dots} \;\;\;$ Ganze Zahlen\\
$\mdq = \mdz \cup \Set{\frac{1}{2}, \frac{1}{3}, \frac{2}{3}} = \Set{\frac{z}{n} \text{ mit } z \in \mdz \text{ und } n \in \mdz \setminus \Set{0}} \;\;\;$ Rationale Zahlen\\
$\mdr = \mdq \cup \Set{\sqrt{2}, -\sqrt[3]{3}, \dots}\;\;\;$ Reele Zahlen\\
$\mdr_+\;$ Echt positive reele Zahlen\\
$\mdr_{+,0}^n := \Set{(x_1, \dots, x_n) \in \mdr^n | x_n \geq 0}\;\;\;$ Halbraum\\
$\mdr^\times = \mdr \setminus \Set{0} \;$ Einheitengruppe von $\mdr$\\
$\mdc = \Set{a+ib|a,b \in \mdr}\;\;\;$ Komplexe Zahlen\\
$\mdp = \Set{2, 3, 5, 7, \dots}\;\;\;$ Primzahlen\\
$\mdh = \Set{z \in \mdc | \Im{z} > 0}\;\;\;$ obere Halbebene\\
$I = [0,1] \subsetneq \mdr\;\;\;$ Einheitsintervall\\
\settowidth\mylengtha{$f:S^1 \hookrightarrow \mdr^2$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$f:S^1 \hookrightarrow \mdr^2$& Einbettung der Kreislinie in die Ebene\\
$\pi_1(X,x)$ & Fundamentalgruppe im topologischen Raum $X$ um $x \in X$\\
$\Fix(f)$ & Menge der Fixpunkte der Abbildung $f$\\
$\|\cdot\|_2$ & 2-Norm; Euklidische Norm\\
$\kappa$ & Krümmung\\
$\kappa_{\ts{Nor}}$ & Normalenkrümmung\\
$V(f)$ & Nullstellenmenge von $f$\footnotemark
\end{xtabular}
\footnotetext{von \textit{\textbf{V}anishing Set}}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Krümmung %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section*{Krümmung}
\settowidth\mylengtha{$D_p F: \mdr^2 \rightarrow \mdr^3$}
\setlength\mylengthb{\dimexpr\columnwidth-\mylengtha-2\tabcolsep\relax}
\begin{xtabular}{@{} p{\mylengtha} P{\mylengthb} @{}}
$D_p F: \mdr^2 \rightarrow \mdr^3$& Lineare Abbildung mit Jacobi-Matrix in $p$ (siehe \cpageref{def:Tangentialebene})\\
$T_s S$ & Tangentialebene an $S \subseteq \mdr^3$ durch $s \in S$\\
$d_s n(x)$ & Weingarten-Abbildung\\
\end{xtabular}
\index{Faser|see{Urbild}}
\index{kongruent|see{isometrisch}}
\index{Kongruenz|see{Isometrie}}

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@ -1,80 +0,0 @@
%!TEX root = GeoTopo.tex
\chapter*{Vorwort}
Dieses Skript wurde im Wintersemester 2013/2014
von Martin Thoma geschrieben. Es beinhaltet die Mitschriften aus
der Vorlesung von Prof.~Dr.~Herrlich sowie die Mitschriften einiger
Übungen und Tutorien.
Das Skript ist kostenlos über \href{http://martin-thoma.com/geotopo/}{martin-thoma.com/geotopo}
verfügbar. Wer es gerne in A5 (Schwarz-Weiß, Ringbindung) für 10~Euro hätte,
kann mir eine E-Mail schicken (info@martin-thoma.de).
\section*{Danksagungen}
An dieser Stelle möchte ich Herrn~Prof.~Dr.~Herrlich für einige
Korrekturvorschläge und einen gut strukturierten Tafelanschrieb
danken, der als Vorlage für dieses Skript diente. Tatsächlich basiert
die Struktur dieses Skripts auf der Vorlesung von Herrn~Prof.~Dr.~Herrlich
und ganze Abschnitte konnten direkt mit \LaTeX{} umgesetzt werden.
Vielen Dank für die Erlaubnis, Ihre Inhalte in diesem Skript einbauen
zu dürfen!
Vielen Dank auch an Frau Lenz und Frau Randecker, die es mir erlaubt
haben, ihre Übungsaufgaben und Lösungen zu benutzen.
Jérôme Urhausen hat durch viele Verbesserungsvorschläge und Beweise zu einer erheblichen
Qualitätssteigerung am Skript beigetragen und meine Tutorin Sarah hat mir
viele Fragen per E-Mail und nach dem Tutorium beantwortet. Danke!
\section*{Was ist Topologie?}
Die Kugeloberfläche $S^2$ lässt sich durch strecken, stauchen
und umformen zur Würfeloberfläche oder
der Oberfläche einer Pyramide verformen, aber nicht zum $\mdr^2$
oder zu einem Torus $T^2$. Für den $\mdr^2$ müsste man die Oberfläche
unendlich ausdehnen und für einen Torus müsste man ein Loch machen.
\begin{figure}[ht]
\centering
\subfloat[$S^2$]{
\input{figures/s2.tex}
\label{fig:s2}
}%
\subfloat[Würfel]{
\input{figures/cube.tex}
\label{fig:cube}
}%
\subfloat[Pyramide]{
\input{figures/pyramid.tex}
\label{fig:pyramide}
}
\subfloat[$\mdr^2$]{
\input{figures/plane-r2.tex}
\label{fig:plane-r2}
}%
\subfloat[$T^2$]{
\input{figures/torus.tex} \xindex{Torus}
\label{fig:torus}
}
\label{fig:formen}
\caption{Beispiele für verschiedene Formen}
\end{figure}
\section*{Erforderliche Vorkenntnisse}
Es wird ein sicherer Umgang mit den Quantoren ($\forall, \exists$),
Mengenschreibweisen ($\cup, \cap, \setminus, \emptyset, \mdr, \powerset{M}$)
und ganz allgemein formaler Schreibweise vorausgesetzt. Auch die
Beweisführung mittels Widerspruchsbeweisen sollte bekannt sein und
der Umgang mit komplexen Zahlen $\mdc$, deren Betrag, Folgen und
Häufungspunkten nicht weiter schwer fallen.
Diese Vorkenntnisse werden vor allem in \enquote{Analysis I} vermittelt.
Außerdem wird vorausgesetzt, dass (affine) Vektorräume, Faktorräume,
lineare Unabhängigkeit, der Spektralsatz und der projektive Raum $\praum(\mdr)$ aus
\enquote{Lineare Algebra I} bekannt sind. In \enquote{Lineare Algebra II}
wird der Begriff der Orthonormalbasis eingeführt.
Obwohl es nicht vorausgesetzt wird, könnte es von Vorteil sein
\enquote{Einführung in die Algebra und Zahlentheorie} gehört zu
haben.

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@ -1,9 +0,0 @@
SOURCE = definitionen
make:
./generateDefinitions.py
pdflatex $(SOURCE).tex -interaction=batchmode -output-format=pdf
pdflatex $(SOURCE).tex -interaction=batchmode -output-format=pdf
make clean
clean:
rm -rf $(TARGET) *.class *.html *.log *.aux *.out *.thm definitionen.tex

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@ -1,12 +0,0 @@
\NeedsTeXFormat{LaTeX2e}[1996/12/01]
\ProvidesFile{avery5388.cfg}
\newcommand{\cardpaper}{a4paper}
\newcommand{\cardpapermode}{portrait}
\newcommand{\cardrows}{4}
\newcommand{\cardcolumns}{2}
\setlength{\cardheight}{70mm}
\setlength{\cardwidth}{100mm}
\setlength{\topoffset}{2mm}
\setlength{\oddoffset}{5mm}
\setlength{\evenoffset}{5mm}
\endinput

View file

@ -1,67 +0,0 @@
\documentclass[a7cards,frame]{flashcards}
\usepackage{etoolbox}
\usepackage{amsmath,amssymb}% math symbols / fonts
\usepackage{mathtools} % \xRightarrow
\usepackage{nicefrac} % \nicefrac
\usepackage[utf8]{inputenc} % this is needed for umlauts
\usepackage[ngerman]{babel} % this is needed for umlauts
\usepackage[T1]{fontenc} % this is needed for correct output of umlauts in pdf
\usepackage[framed,amsmath,thmmarks,hyperref]{ntheorem}
\usepackage{framed}
\usepackage{marvosym}
\usepackage{makeidx} % for automatically generation of an index
\usepackage{xcolor}
\usepackage[bookmarks,bookmarksnumbered,hypertexnames=false,pdfpagelayout=OneColumn,colorlinks,hyperindex=false]{hyperref} % has to be after makeidx
\usepackage{enumitem} % Better than \usepackage{enumerate}, because it allows to set references
\usepackage{tabto}
\usepackage{braket} % needed for \Set
\usepackage{csquotes} % \enquote{}
\usepackage{subfig} % multiple figures in one
\usepackage{parskip} % nicer paragraphs
\usepackage{xifthen} % \isempty
\usepackage{changepage} % for the adjustwidth environment
\usepackage{pst-solides3d}
\usepackage[colorinlistoftodos]{todonotes}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.7}
\usepackage[arrow, matrix, curve]{xy}
\usepackage{caption} % get newlines within captions
\usepackage{tikz} % draw
\usepackage{tikz-3dplot} % draw
\usepackage{tkz-fct} % draw
\usepackage{tkz-euclide} % draw
\usetkzobj{all} % tkz-euclide
\usetikzlibrary{3d,calc,intersections,er,arrows,positioning,shapes.misc,patterns,fadings,decorations.pathreplacing}
\usepackage{tqft}
\usepackage{xspace} % for new commands; decides weather I want to insert a space after the command
\usepackage[german,nameinlink]{cleveref} % has to be after hyperref, ntheorem, amsthm
%%
\newcounter{chapter}
\newcommand\chapter{\if@openright\cleardoublepage\else\clearpage\fi
\thispagestyle{plain}%
\global\@topnum\z@
\@afterindentfalse
\secdef\@chapter\@schapter}
%%
\usepackage{../shortcuts}
\hypersetup{
pdfauthor = {Martin Thoma},
pdfkeywords = {Geometrie und Topologie},
pdftitle = {Geometrie und Topologie - Definitionen}
}
\allowdisplaybreaks
\makeatletter
\renewcommand{\flashcards@ps@back@begin@plain}
% {\vspace*{\fill}\center\flashcards@format@back}% REMOVED
{\vspace*{\fill}\flashcards@format@back}% ADDED
\makeatother
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Begin document %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{document}
%CONTENT%
\end{document}

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@ -1,36 +0,0 @@
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import re, glob
def get_definitions(filename):
with open(filename) as f:
content = f.read()
pattern = re.compile(r"^\\begin{definition}(.*?)\\end{definition}", re.DOTALL | re.UNICODE | re.MULTILINE)
index_pattern = re.compile(r"\\xindex{(?:.*?@)?(.*?)(?:\|.*?)?}", re.UNICODE)
todo_pattern = re.compile(r"\\todo{.*?}", re.UNICODE)
definitions = re.findall(pattern, content)
def_dict_list = []
for definition in definitions:
names = re.findall(index_pattern, definition)
names = map(lambda s: s.replace("!", ", "), names)
name = "\\\\".join(names)
definition = re.sub(todo_pattern, "", definition)
def_dict_list.append({"name":name, "definition":definition})
#return "\n\n".join('\\vspace*{{\\fill}}\n{0}\n\\vspace*{{\\fill}}\\clearpage'.format(definition["definition"]) for definition in def_dict_list)
return "\n\n".join('\\begin{{flashcard}}{{ {1} }}\n{{ {0} }}\n\\end{{flashcard}}'.format(definition["definition"], definition["name"]) for definition in def_dict_list)
def write_definitions_to_template(definitions, template="mathe-vorlage.tex", target="definitionen.tex"):
with open(template) as f:
content = f.read()
content = content.replace('%CONTENT%', definitions)
with open(target, 'w') as f:
f.write(content)
if __name__ == "__main__":
definitions = []
for texsource in sorted(glob.glob("../Kapitel*.tex")):
definitions.append(get_definitions(texsource))
write_definitions_to_template("\n\n\n".join(definitions), "flashcards-try.tex")

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@ -1,53 +0,0 @@
\documentclass[a7paper,9pt,landscape]{scrbook}
\usepackage{etoolbox}
\usepackage{amsmath,amssymb}% math symbols / fonts
\usepackage{mathtools} % \xRightarrow
\usepackage{nicefrac} % \nicefrac
\usepackage[utf8]{inputenc} % this is needed for umlauts
\usepackage[ngerman]{babel} % this is needed for umlauts
\usepackage[T1]{fontenc} % this is needed for correct output of umlauts in pdf
\usepackage[framed,amsmath,thmmarks,hyperref]{ntheorem}
\usepackage{framed}
\usepackage{marvosym}
\usepackage{makeidx} % for automatically generation of an index
\usepackage{xcolor}
\usepackage[bookmarks,bookmarksnumbered,hypertexnames=false,pdfpagelayout=OneColumn,colorlinks,hyperindex=false]{hyperref} % has to be after makeidx
\usepackage{enumitem} % Better than \usepackage{enumerate}, because it allows to set references
\usepackage{tabto}
\usepackage{braket} % needed for \Set
\usepackage{csquotes} % \enquote{}
\usepackage{subfig} % multiple figures in one
\usepackage{parskip} % nicer paragraphs
\usepackage{xifthen} % \isempty
\usepackage{changepage} % for the adjustwidth environment
\usepackage{pst-solides3d}
\usepackage[colorinlistoftodos]{todonotes}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.7}
\usepackage[arrow, matrix, curve]{xy}
\usepackage{caption} % get newlines within captions
\usepackage{tikz} % draw
\usepackage{tikz-3dplot} % draw
\usepackage{tkz-fct} % draw
\usepackage{tkz-euclide} % draw
\usetkzobj{all} % tkz-euclide
\usetikzlibrary{3d,calc,intersections,er,arrows,positioning,shapes.misc,patterns,fadings,decorations.pathreplacing}
\usepackage{tqft}
\usepackage{xspace} % for new commands; decides weather I want to insert a space after the command
\usepackage[german,nameinlink]{cleveref} % has to be after hyperref, ntheorem, amsthm
\usepackage[left=10mm,right=10mm, top=2mm, bottom=10mm]{geometry}
\usepackage{../shortcuts}
\hypersetup{
pdfauthor = {Martin Thoma},
pdfkeywords = {Geometrie und Topologie},
pdftitle = {Geometrie und Topologie - Definitionen}
}
\allowdisplaybreaks
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Begin document %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{document}
%CONTENT%
\end{document}

View file

@ -1,32 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
legend pos=south east,
axis x line=middle,
axis y line=middle,
grid = major,
%width=9cm,
%height=4.5cm,
grid style={dashed, gray!30},
xmin= 0, % start the diagram at this x-coordinate
xmax= 12, % end the diagram at this x-coordinate
ymin=-10, % start the diagram at this y-coordinate
ymax= 10, % end the diagram at this y-coordinate
%axis background/.style={fill=white},
xlabel=$x$,
ylabel=$y$,
%xticklabels={-2,-1.6,...,7},
tick align=outside,
%minor tick num=-3,
enlargelimits=true]
\addplot[domain=0:12, red, thick,samples=500] {1/3*x^1.5};
\addplot[domain=0:12, dotted, orange, thick,samples=500] {1*x^1.5};
\addplot[domain=0:12, dashed, blue, thick,samples=500] {2*x^1.5};
\addplot[domain=0:12, red, thick,samples=500] {-1/3*x^1.5};
\addplot[domain=0:12, dotted, orange, thick,samples=500] {-1*x^1.5};
\addplot[domain=0:12, dashed, blue, thick,samples=500] {-2*x^1.5};
\addlegendentry{$a=\frac{1}{3}$}
\addlegendentry{$a=1$}
\addlegendentry{$a=2$}
\end{axis}
\end{tikzpicture}

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@ -1,31 +0,0 @@
\pgfplotsset{
colormap={whitered}{
color(0cm)=(white);
color(1cm)=(orange!75!red)
}
}
\begin{tikzpicture}[scale=0.5]
\begin{axis}[
colormap name=whitered,
width=15cm,
view={155}{45},
enlargelimits=false,
grid=major,
domain=-5:5,
y domain=-5:5,
samples=56, %57 : TeX capacity exceeded, sorry [main memory size=3000000].
% see also http://tex.stackexchange.com/a/7954/5645
xlabel=$x$,
ylabel=$y$,
zlabel={$z$},
colorbar,
colorbar style={
at={(-0.1,0)},
anchor=south west,
height=0.25*\pgfkeysvalueof{/pgfplots/parent axis height},
title={$f(x,y)$}
}
]
\addplot3[surf] {y*y-x*x*x};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

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Before

Width:  |  Height:  |  Size: 260 KiB

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Before

Width:  |  Height:  |  Size: 401 KiB

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Before

Width:  |  Height:  |  Size: 636 KiB

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Before

Width:  |  Height:  |  Size: 343 KiB

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Before

Width:  |  Height:  |  Size: 200 KiB

Binary file not shown.

Before

Width:  |  Height:  |  Size: 298 KiB

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@ -1,14 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\node (Z) at (0,0) {$Z$};
\node (Y) at (3,0) {$Y$};
\node (X) at (1.5,-1.5) {$X$};
\draw[->, above, dashed] (Z) to node {$\tilde{f}$} (Y);
\draw[->, below] (Z) to node {$f$} (X);
\draw[->, right] (Y) to node {$p$} (X);
\begin{scope}[xshift=1.3cm,yshift=-0.6cm]
\draw (0,0) -- (0.3,0.3);
\draw (0.1,0) -- (0.4,0.3);
\draw (0.2,0) -- (0.5,0.3);
\end{scope}
\end{tikzpicture}

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@ -1,17 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/O, 1/0/X, 0/1/Y, 2/1/P}
\tkzMarkAngle[fill=green!20,size=0.3cm,opacity=.5](X,O,Y)
\tkzLabelAngle[pos=0.15](X,O,Y){$\cdot$}
\tkzDrawLine[add=3 and 2](O,X)
\tkzLabelLine[below,pos=3](O,X){$g_1$}
\tkzLabelLine[right,pos=3](O,Y){$g_2$}
\tkzDrawLine[add=3 and 2](O,Y)
\tkzLabelPoint(P){$P$}
\node at ($(-2,2)$){$X$};
\tkzDrawPoints(P)
\end{tikzpicture}

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@ -1,34 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/O, 1/0/X, 0/1/Y, 2/1/P}
\tkzMarkAngle[fill=green!20,size=0.3cm,opacity=.5](X,O,Y)
\tkzLabelAngle[pos=0.15](X,O,Y){$\cdot$}
\tkzDrawLine[add=3 and 2](O,X)
\tkzLabelLine[below,pos=3](O,X){$g_1$}
\tkzLabelLine[right,pos=3](O,Y){$g_2$}
\tkzDrawLine[add=3 and 2](O,Y)
\tkzDefLine[orthogonal=through P,/tikz/overlay](O,X) \tkzGetPoint{helper}
\tkzInterLL(O,X)(P,helper) \tkzGetPoint{xp}
\draw [decorate,decoration={brace,amplitude=4pt,mirror}]
(O) -- (xp) node [black,midway,xshift=0cm, yshift=-0.3cm]
{\footnotesize $x_P$};
\tkzDefLine[orthogonal=through P,/tikz/overlay](O,Y) \tkzGetPoint{helper}
\tkzInterLL(O,Y)(P,helper) \tkzGetPoint{yp}
\draw [decorate,decoration={brace,amplitude=4pt}]
(O) -- (yp) node [black,midway,xshift=-0.4cm]
{\footnotesize $y_P$};
\tkzDrawPolygon(O,xp,P,yp)
\tkzLabelPoint[above right](P){$P$}
\tkzLabelPoint[below left](O){$0$}
\tkzLabelPoint[below](xp){$P_X$}
\tkzLabelPoint[left](Y){$P_Y$}
\node at ($(-2,2)$){$X$};
\tkzDrawPoints(P,Y,xp)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,43 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/O, 1/0/X, 0/1/Y, 2/1/P, 3/3/Q}
\tkzDrawLine[add=3 and 2.2](O,X)
\tkzLabelLine[below,pos=3](O,X){$g_1$}
\tkzLabelLine[left,pos=3](O,Y){$g_2$}
\tkzDrawLine[add=3 and 2.2](O,Y)
\tkzDefLine[orthogonal=through P,/tikz/overlay](O,X) \tkzGetPoint{helper}
\tkzInterLL(O,X)(P,helper) \tkzGetPoint{xp}
\draw [decorate,decoration={brace,amplitude=4pt,mirror}]
(O) -- (xp) node [black,midway,xshift=0cm, yshift=-0.3cm]
{\footnotesize $x_P$};
\tkzDefLine[orthogonal=through P,/tikz/overlay](O,Y) \tkzGetPoint{helper}
\tkzInterLL(O,Y)(P,helper) \tkzGetPoint{yp}
\draw [decorate,decoration={brace,amplitude=4pt}]
(O) -- (yp) node [black,midway,xshift=-0.4cm]
{\footnotesize $y_P$};
\tkzDrawPolygon(O,xp,P,yp)
\tkzDefLine[orthogonal=through Q,/tikz/overlay](O,X) \tkzGetPoint{helper}
\tkzInterLL(O,X)(Q,helper) \tkzGetPoint{xq}
\tkzDefLine[orthogonal=through Q,/tikz/overlay](O,Y) \tkzGetPoint{helper}
\tkzInterLL(O,Y)(Q,helper) \tkzGetPoint{yq}
\tkzInterLL(yp,P)(Q,xq) \tkzGetPoint{qxp}
\tkzInterLL(xp,P)(Q,yq) \tkzGetPoint{R}
\tkzDrawPolygon(O,xq,Q,yq)
\tkzDrawSegments[green](xp,xq R,Q)
\tkzDrawSegments[very thick,orange](yp,yq P,R)
\tkzLabelPoint[above right](P){$P$}
\tkzLabelPoint[above right](Q){$Q$}
\tkzLabelPoint[below left](O){$0$}
\tkzLabelPoint[above](R){$R$}
\node at ($(-2,2)$){$X$};
\tkzDrawPoints(P,Q,R)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,51 +0,0 @@
% Source: http://tex.stackexchange.com/a/12069/5645
\begin{tikzpicture}[scale=0.5]
\clip (-3,-3) rectangle (3,3);
\coordinate (tf) at (0,0);
\coordinate (bf) at (0,-3);
\coordinate (tr) at (15:2.5cm);
\coordinate (tl) at (165:2.5cm);
% You can change the perspective by playing with the 5, 5, 15:
\coordinate (fr) at ($ (tf)!5!(tr) $);
\coordinate (fl) at ($ (tf)!5!(tl) $);
\coordinate (fb) at ($ (tf)!15!(bf) $);
\path[name path=brpath] (bf) -- (fr);
\path[name path=rbpath] (tr) -- (fb);
\path[name path=blpath] (bf) -- (fl);
\path[name path=lbpath] (tl) -- (fb);
\path[name path=trpath] (tl) -- (fr);
\path[name path=tlpath] (tr) -- (fl);
\draw[name intersections={of=brpath and rbpath}] (intersection-1)coordinate (br){};
\draw[name intersections={of=blpath and lbpath}] (intersection-1)coordinate (bl){};
\draw[name intersections={of=trpath and tlpath}] (intersection-1)coordinate (tb){};
\shade[right color=gray!10, left color=black!50, shading angle=105] (tf) -- (bf) -- (bl) -- (tl) -- cycle;
\shade[left color=gray!10, right color=black!50, shading angle=75] (tf) -- (bf) -- (br) -- (tr) -- cycle;
\begin{scope}
\clip (tf) -- (tr) -- (tb) -- (tl) -- cycle;
\shade[inner color = gray!5, outer color=black!50, shading=radial] (tf) ellipse (3cm and 1.5cm);
\end{scope}
\draw (tf) -- (bf);
\draw (tf) -- (tr);
\draw (tf) -- (tl);
\draw (tr) -- (br);
\draw (bf) -- (br);
\draw (tl) -- (bl);
\draw (bf) -- (bl);
\draw (tb) -- (tr);
\draw (tb) -- (tl);
%set the sizes of the little cubes:
\def\tone{.4}\def\ttwo{.75}\def\fone{.36}\def\ftwo{.70}
\draw ($ (bf)!\tone!(br) $) -- ($ (tf)!\tone!(tr) $) -- ($ (tl)!\tone!(tb) $);
\draw ($ (bf)!\ttwo!(br) $) -- ($ (tf)!\ttwo!(tr) $) -- ($ (tl)!\ttwo!(tb) $);
\draw ($ (bf)!\tone!(bl) $) -- ($ (tf)!\tone!(tl) $) -- ($ (tr)!\tone!(tb) $);
\draw ($ (bf)!\ttwo!(bl) $) -- ($ (tf)!\ttwo!(tl) $) -- ($ (tr)!\ttwo!(tb) $);
\draw ($ (tl)!\fone!(bl) $) -- ($ (tf)!\fone!(bf) $) -- ($ (tr)!\fone!(br) $);
\draw ($ (tl)!\ftwo!(bl) $) -- ($ (tf)!\ftwo!(bf) $) -- ($ (tr)!\ftwo!(br) $);
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,33 +0,0 @@
\pgfplotsset{
colormap={whitered}{
color(0cm)=(white);
color(1cm)=(orange!75!red)
}
}
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
colormap name=whitered,
width=15cm,
view={340}{25},
enlargelimits=false,
grid=major,
domain=0:5,
y domain=0:2*pi,
xmin=-1.5, xmax=1.5,
ymin=-1.5, ymax=1.5, zmin=0.0,
samples=30, %57 : TeX capacity exceeded, sorry [main memory size=3000000].
% see also http://tex.stackexchange.com/a/7954/5645
xlabel=$x$,
ylabel=$y$,
zlabel={$z$},
%colorbar,
colorbar style={
at={(-0.1,0)},
anchor=south west,
height=0.25*\pgfkeysvalueof{/pgfplots/parent axis height},
title={$f(x,y)$}
}
]
\addplot3 [surf,z buffer=sort] ({cos(deg(y))},{sin(deg(y))},{x});
\end{axis}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,24 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\node (P)[point,label={[label distance=0cm]210:$P$}] at (0,0) {};
\node (B)[point,label={[label distance=0cm]-90:$B$}] at (2.5,0) {};
\node (Q)[point,label={[label distance=0cm]-90:$Q$}] at (4,0) {};
\node (C)[point,label={[label distance=0cm]90:$C$}] at (1.5,1.5) {};
\node (R)[point,label={[label distance=0cm]90:$R$}] at (2.5,2.5) {};
\node (A)[point,label={[label distance=0cm]0:$A$}] at (0.5,3) {};
\draw[very thick] (P) edge node {} (B);
\draw[very thick] (B) edge node {} (Q);
\draw[very thick] (P) edge node {} (C);
\draw[very thick] (C) edge node {} (R);
\draw[very thick] (B) edge node {} (C);
\draw[very thick] (C) edge node {} (A);
\draw[very thick] (Q) edge node {} (R);
\draw[very thick] ($(P)!-1cm!(Q)$) -- ($(Q)!-1cm!(P)$);
\draw[very thick] ($(A)!-0.3cm!(B)$) -- ($(B)!-1cm!(A)$);
\draw[very thick] ($(R)!-1cm!(Q)$) -- ($(Q)!-1cm!(R)$);
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,15 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\node (P)[point,label={[label distance=0cm]-90:$P$}] at (0,0) {};
\node (Q)[point,label={[label distance=0cm]-90:$Q$}] at (5,1) {};
\node (A)[point,label={[label distance=0cm]180:$A$}] at (2,2) {};
\node (B)[point,label={[label distance=0cm]190:$B$}] at (1,3) {};
\draw[very thick] (P) edge node {} (Q);
\draw[very thick, red] (P) edge node {} (A);
\draw[very thick, red] (P) edge node {} (B);
\draw[very thick, blue] (Q) edge node {} (A);
\draw[very thick, blue] (Q) edge node {} (B);
\draw[very thick] ($(P)!-1cm!(Q)$) -- ($(Q)!-1cm!(P)$);
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,21 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/P, 4/0/Q, 1/0.5/B, 1/2/A}
\tkzInterLL(P,B)(Q,A) \tkzGetPoint{C}
\tkzDrawLine[color=red](P,A)
\tkzDrawLine(Q,A)
\tkzDrawLine(P,Q)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.5](P,C)
\tkzDrawSegments(B,Q)
\tkzDrawLine(P,Q)
\tkzDrawPoints(P,C,A)
\tkzDrawPoints[fill=red,color=red](Q,B)
\tkzLabelPoint[below](P){$P$}
\tkzLabelPoint[below](Q){$Q$}
\tkzLabelPoint[below](B){$B$}
\tkzLabelPoint[below](C){$C$}
\tkzLabelPoint[below](A){$A$}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,17 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/P, 4/1/Q, 2/3/A, 0/3/B}
\tkzDrawSegments(P,Q Q,A A,P)
\tkzDrawSegments[dashed](P,B B,Q)
\tkzDrawLine(P,Q)
\tkzDrawLine[color=red](P,A)
\tkzDrawPoints(P,C,A)
\tkzDrawPoints[fill=red,color=red](Q,B)
\tkzLabelPoint[below](P){$P$}
\tkzLabelPoint[below](Q){$Q$}
\tkzLabelPoint[above](A){$A$}
\tkzLabelPoint[above](B){$B$}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,20 +0,0 @@
\usetkzobj{all}
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/P, 4/1/Q, 2/3/A, 5/3/B, -0.6/-0.15/Pstrich}
\tkzInterLL(P,B)(A,Q) \tkzGetPoint{C}
\tkzDrawPoints(P,Q,A,B,C,Pstrich)
\tkzDrawLine(P,Q)
\tkzDrawLine(P,A)
\tkzDrawLine(A,Q)
\tkzDrawLine(P,B)
\tkzLabelPoint[below](P){$P$}
\tkzLabelPoint[above](Pstrich){$P'$}
\tkzLabelPoint[below](Q){$Q$}
\tkzLabelPoint[below](A){$A$}
\tkzLabelPoint[below](B){$B$}
\tkzLabelPoint[above](C){$C$}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,20 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/Q, 4/1/H1, 1/2/P}
\tkzDefPoint(1.5,3){Phelper}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=1cm,color=green,fill=green!20](H1,Q,P)
\tkzDrawLine(Q,H1)
\tkzLabelPoint[above left](Q){$Q$}
\tkzDefLine[parallel=through P](Q,H1) \tkzGetPoint{b}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=1cm,color=green,fill=green!20](b,P,Phelper)
\tkzDrawLine[dashed](P,b)
\tkzLabelLine[pos=0.8,below](P,b){$h$}
\tkzLabelLine[pos=-0.6,left](P,Q){$f$}
\tkzLabelLine[pos=0.8,below](Q,H1){$g$}
\tkzLabelPoint[above left](P){$P$}
\tkzDrawLine[add=0.2 and 0.7](Q,P)
\tkzDrawPoints(P,Q)
\tkzMarkSegments[mark=||](Q,H1 P,b)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,21 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/Q, 2/0/P, 1/2/R}
\pgfmathsetmacro{\firstAngle}{0}
\pgfmathsetmacro{\secondAngle}{-120}
\path[draw,red, fill=red!40] (Q) -- ++(\firstAngle:.4) arc[start angle=\firstAngle, delta angle=\secondAngle,radius=.4];
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.8cm,color=green,fill=green!20](Q,R,P)
\path[draw] ++(-50:.2) node[rotate=-50] {$\alpha$};
\node at (1,1.5) {$\beta$};
\tkzDrawLine(Q,P)
\tkzDrawLine(Q,R)
\tkzDrawLine(P,R)
\tkzDrawPoints(P,Q,R)
\node at ($(R) + (0.03,0.4)$) {$R$}; %top
\node at ($(Q) + (-0.3,-0.22)$) {$Q$}; %left
\node at ($(P) + ( 0.3,-0.18)$) {$P$}; %right
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,32 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/A, 4/0/B, 2/2/C, 6/2/A'}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=1.15cm,color=green,fill=green!20,opacity=.8](A',A,C)
\tkzLabelAngle[pos=0.9](A',A,C){$\alpha_1$}
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=1.15cm,color=green,fill=green!20,opacity=.8](B,A,A')
\tkzLabelAngle[pos=0.9](B,A,A'){$\alpha_2$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.7cm,color=red,fill=red!20,opacity=.8](C,B,A)
\tkzLabelAngle[pos=0.5](C,B,A){$\beta$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20,opacity=.8](A,C,B)
\tkzLabelAngle[pos=0.4](A,C,B){$\gamma$}
\tkzDrawSegments(A,B A,C A,A' B,C C,A')
\tkzInterLL(A,A')(B,C)\tkzGetPoint{M}
\node at ($(M) + (0.1,0.25)$) {$M$};
\tkzLabelPoint[below left](A){$A$}
\tkzLabelPoint[below right](B){$B$}
\tkzLabelPoint[above left](C){$C$}
\tkzLabelPoint[above right](A'){$A'$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.6cm,color=green,fill=green!20,opacity=.8](B,A,C)
\path[draw] ++(25:.35) node[rotate=0] {$\alpha$};
\tkzDrawSegments(A,B A,C)
\tkzDrawPoints(A,B,C,A',M)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,19 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{-1/0/Q, 0/0/M, 0/-2/A, 0/2/P, 1/0/R, -1.2/-0.5/helper}
\tkzFillPolygon[color = green!10](Q,M,A)
\tkzFillPolygon[color = green!10](M,P,R)
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm,color=red,fill=red!20](P,R,M)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.4cm,color=green,fill=green!20](helper,Q,M)
%\path[draw] ++(25:.3) node[rotate=0] {$\alpha$};
%\node at (1,1.5) {$\beta$};
\tkzDrawSegments(Q,A)
\tkzDrawLines(Q,R A,P Q,P P,R)
\tkzDrawPoints(Q,M,A,P,R)
\tkzLabelPoint[below left](Q){$Q$}
\tkzLabelPoint[below right](M){$M$}
\tkzLabelPoint[above left](A){$A$}
\tkzLabelPoint[above right](P){$P$}
\tkzLabelPoint[above right](R){$R$}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,56 +0,0 @@
% Author: Marc van Dongen
% Source: http://www.texample.net/tikz/examples/hilbert-curve/
\newdimen\HilbertLastX
\newdimen\HilbertLastY
\newcounter{HilbertOrder}
\def\DrawToNext#1#2{%
\advance \HilbertLastX by #1
\advance \HilbertLastY by #2
\pgfpathlineto{\pgfqpoint{\HilbertLastX}{\HilbertLastY}}
% Alternative implementation using plot streams:
% \pgfplotstreampoint{\pgfqpoint{\HilbertLastX}{\HilbertLastY}}
}
% \Hilbert[right_x,right_y,left_x,left_x,up_x,up_y,down_x,down_y]
\def\Hilbert[#1,#2,#3,#4,#5,#6,#7,#8] {
\ifnum\value{HilbertOrder} > 0%
\addtocounter{HilbertOrder}{-1}
\Hilbert[#5,#6,#7,#8,#1,#2,#3,#4]
\DrawToNext {#1} {#2}
\Hilbert[#1,#2,#3,#4,#5,#6,#7,#8]
\DrawToNext {#5} {#6}
\Hilbert[#1,#2,#3,#4,#5,#6,#7,#8]
\DrawToNext {#3} {#4}
\Hilbert[#7,#8,#5,#6,#3,#4,#1,#2]
\addtocounter{HilbertOrder}{1}
\fi
}
% \hilbert((x,y),order)
\def\hilbert((#1,#2),#3){%
\advance \HilbertLastX by #1
\advance \HilbertLastY by #2
\pgfpathmoveto{\pgfqpoint{\HilbertLastX}{\HilbertLastY}}
% Alternative implementation using plot streams:
% \pgfplothandlerlineto
% \pgfplotstreamstart
% \pgfplotstreampoint{\pgfqpoint{\HilbertLastX}{\HilbertLastY}}
\setcounter{HilbertOrder}{#3}
\Hilbert[1mm,0mm,-1mm,0mm,0mm,1mm,0mm,-1mm]
\pgfusepath{stroke}%
}
\begin{figure}[htp]%
\centering
% draw Hilbert curves of order n=1,...,5
% Warning! Curves with order > 6 may crash TeX
\subfloat[$n=1$]{\tikz[scale=18] \hilbert((0mm,0mm),1);}~~
\subfloat[$n=2$]{\tikz[scale=6] \hilbert((0mm,0mm),2);}~~
\subfloat[$n=3$]{\tikz[scale=2.6] \hilbert((0mm,0mm),3);}~~
\subfloat[$n=4$]{\tikz[scale=1.2] \hilbert((0mm,0mm),4);}~~
\subfloat[$n=5$]{\tikz[scale=0.58] \hilbert((0mm,0mm),5);}%
\caption{Hilbert-Kurve}\xindex{Hilbert-Kurve}
\label{fig:hilbert-curve}
\end{figure}%

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@ -1,17 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=3,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzInit[xmax=7,ymax=3,xmin=-1,ymin=0]
\tkzDefPoints{2/0/m1,4/0/m2,1/1.1/a1,1/0/a1x, 2.5/2.0/a2,2.5/0/a2x}
\tkzDrawSegments(a1x,a1 a2x,a2)
\tkzAxeXY[ticks=false]
\tkzDrawArc[R,line width=1pt,color=red](m1,1.5 cm)(0,180)
\tkzDrawArc[R,line width=1pt](m2,2.5 cm)(0,180)
\tkzDrawPoints(m1,m2,a1,a2)
\tkzLabelPoint[above](m1) {$m$}
\tkzLabelPoint[above](m2) {$\lambda^2 m$}
\tkzLabelPoint[above](a1) {$m+\iu r$}
\tkzLabelPoint[above](a2) {$\lambda^2 m+\iu \lambda^2 r$}
\node[red] at ($(m1)+(1.5,-0.2)$) {$m+1$};
\end{tikzpicture}

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@ -1,18 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=3,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=0.5]
\tkzInit[xmax=4.5,ymax=3,xmin=-1,ymin=0]
\tkzDefPoints{0/0/O, 3/3/lz, 2/2/z, 3/0/lzx, 2/0/zx}
\tkzDrawLines(O,lz zx,z)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.2](lzx,lz)
\tkzAxeXY[ticks=false]
%\tkzDrawArc[R,line width=1pt,color=red](m1,1.5 cm)(0,180)
%\tkzDrawArc[R,line width=1pt](m2,2.5 cm)(0,180)
\tkzDrawPoints(z,lz)
\tkzLabelPoint[left](z) {$z$}
\tkzLabelPoint[above right](zx) {$x$}
\tkzLabelPoint[right](lz) {$\lambda^2 z$}
\tkzLabelPoint[above right](lzx) {$\lambda^2 x$}
%\node[red] at ($(m1)+(1.5,-0.2)$) {$m+1$};
\end{tikzpicture}

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@ -1,15 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=3,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzInit[xmax=6,ymax=5,xmin=-5,ymin=0]
\tkzDefPoints{-2/0/A,3.5/0/B,-0.85/0/C,2/0/D,2/2/P}
\tkzDefPoints{-1/0/X, -1/5/Y}
\tkzDrawLine[add=0.1 and 0.1](X,Y)
\tkzAxeXY
\tkzDrawArc[R,line width=1pt,color=red](A,0.5 cm)(0,180)
\tkzDrawArc[R,line width=1pt](B,2.5 cm)(0,180)
\tkzDrawArc[R,line width=1pt](C,3.5 cm)(0,180)
\tkzDrawArc[R,line width=1pt](D,2.0 cm)(0,180)
\tkzDrawPoints(P)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,31 +0,0 @@
\pgfplotsset{
colormap={whitered}{
color(0cm)=(white);
color(1cm)=(orange!75!red)
}
}
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
colormap name=whitered,
width=15cm,
view={340}{25},
enlargelimits=false,
grid=major,
domain=-2:2,
y domain=-2:2,
samples=40, %57 : TeX capacity exceeded, sorry [main memory size=3000000].
% see also http://tex.stackexchange.com/a/7954/5645
xlabel=$x$,
ylabel=$y$,
zlabel={$z$},
colorbar,
colorbar style={
at={(-0.1,0)},
anchor=south west,
height=0.25*\pgfkeysvalueof{/pgfplots/parent axis height},
title={$f(x,y)$}
}
]
\addplot3[surf,draw=black] {x^2-y^2};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,13 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=3,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzInit[xmax=5,ymax=4,xmin=-1,ymin=0]
\tkzDefPoints{2/2/Z1,2/3/Z2,2/0/A}
\tkzAxeXY
\tkzDrawLine[add=2 and 1, color=orange](Z1,Z2)
\tkzDrawPoints(Z1, Z2)
\tkzLabelPoint[right](Z1){$Z_1$}
\tkzLabelPoint[right](Z2){$Z_2$}
\node[orange] at ($(A)+(0.5,0.3)$) {$\Re(Z_1)$};
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,17 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=3,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzInit[xmax=5,ymax=4,xmin=-1,ymin=0]
\tkzDefPoints{1/1/Z1,2/2/Z2,3/0/A}
\tkzAxeXY
\tkzDrawPoints(Z1, Z2)
\tkzLabelPoint[right](Z1){$Z_1$}
\tkzLabelPoint[below](Z2){$Z_2$}
\node (m) at ($(Z1)!0.5!(Z2)$) {};
\tkzDrawSegments[dashed](Z1,Z2 A,Z1 A,Z2)
\tkzDefLine[perpendicular=through m](Z1,Z2)\tkzGetPoint{c}
\tkzDrawLine[add=2 and 1,dashed,thick](m, c)
\tkzDrawArc[R,line width=1pt,color=orange](A,2.24 cm)(0,180)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,28 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/1/P, -1/-1/Q, 1/-1/R, -2/-1/links, 2/-1/rechts, -1.5/-2/helperLeft, 1.5/-2/helperRight, -0.25/1.5/helperTopLeft, 0.25/1.5/helperTopRight}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.6cm,color=green,fill=green!20](R,Q,P)
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.6cm,color=green,fill=green!20](P,R,Q)
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.6cm,color=green,fill=green!20](Q,P,R)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20](P,Q,links)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20](helperLeft,Q,R)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20](helperTopLeft,P,Q)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20](R,P,helperTopRight)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20](rechts,R,P)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.6cm,color=blue,fill=blue!20](Q,R,helperRight)
\tkzDrawLine[add=0.35 and 0.35](P,Q)
\tkzDrawLine[add=0.35 and 0.35](P,R)
\tkzDrawLine[add=0.4 and 0.4](Q,R)
\node at ($(P) + (0.03,0.4)$) {$P$};
\node at ($(Q) + (-0.3,-0.22)$) {$Q$};
\node at ($(R) + ( 0.3,-0.18)$) {$R$};
%\tkzLabelPoint[above=0.2cm](P){$P$}
%\tkzLabelPoint[below left](Q){$Q$}
%\tkzLabelPoint[below right](R){$R$}
\tkzDrawPoints(P, Q, R)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,24 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}[scale=3]
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=3,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzInit[xmax=1.2,ymax=1,xmin=-1.2,ymin=0]
\pgfmathsetmacro{\Radius}{1}
\tkzDefPoints{2.0/1.5/Z, 0/0/O, 0/1/i}
%% Konstruktion von 1/ \overline{z} und -1/ \overline{z}
\tkzTangent[from with R = Z,/tikz/overlay](O,\Radius cm) \tkzGetPoints{T1}{T2}
\tkzInterLL(T1,T2)(O,Z) \tkzGetPoint{dZ}
%%
\tkzDrawArc[R,line width=1pt,color=orange](O,\Radius cm)(0,180)
\tkzMarkAngle[size=1mm](Z,dZ,T1)
\tkzLabelAngle[pos=0.06](Z,dZ,T1){$\cdot$}
\tkzAxeXY
\tkzDrawPoints(Z, dZ, T1)
\tkzLabelPoint[above left](Z){$z = r \cdot e^{\iu \varphi}$}
\tkzLabelPoint[below right](dZ){$\frac{1}{\overline{z}} = \frac{1}{r} \cdot e^{\iu \varphi}$}
\tkzDrawSegments[dashed](O,Z)
\tkzDrawLine[dashed, add=0 and 0.5](Z,T1)
\tkzDrawSegments[dashed](T1,dZ)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,42 +0,0 @@
% The following answers were used to create this image:
% - http://tex.stackexchange.com/a/45824/5645 - Grid
% - http://tex.stackexchange.com/a/373/5645 - Torus
\begin{tikzpicture}
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\newcommand*{\xMin}{0}%
\newcommand*{\xMax}{6}%
\newcommand*{\yMin}{0}%
\newcommand*{\yMax}{6}%
\draw (-3.5,0) .. controls (-3.5,2) and (-1.5,2.5) .. (0,2.5);
\draw[xscale=-1] (-3.5,0) .. controls (-3.5,2) and (-1.5,2.5) .. (0,2.5);
\draw[rotate=180] (-3.5,0) .. controls (-3.5,2) and (-1.5,2.5) .. (0,2.5);
\draw[yscale=-1] (-3.5,0) .. controls (-3.5,2) and (-1.5,2.5) .. (0,2.5);
\draw (-2,.2) .. controls (-1.5,-0.3) and (-1,-0.5) .. (0,-.5) .. controls (1,-0.5) and (1.5,-0.3) .. (2,0.2);
\draw (-1.75,0) .. controls (-1.5,0.3) and (-1,0.5) .. (0,.5) .. controls (1,0.5) and (1.5,0.3) .. (1.75,0);
\begin{scope}[shift={(5,-3)}]
\foreach \i in {\xMin,...,\xMax} {
\draw [very thin,gray] (\i,\yMin) -- (\i,\yMax) node [below] at (\i,\yMin) {$\i$};
}
\foreach \i in {\yMin,...,\yMax} {
\draw [very thin,gray] (\xMin,\i) -- (\xMax,\i) node [left] at (\xMin,\i) {$\i$};
}
\node (P)[point,red] at (1.2,2.2) {};
\node (Q)[point,red] at (1.2,1.6) {};
\draw[ultra thick, red] (P) -- (Q);
\begin{scope}[shift={(2,1)}]
\node (P)[point,red] at (1.2,2.2) {};
\node (Q)[point,red] at (1.2,1.6) {};
\draw[ultra thick, red] (P) -- (Q);
\end{scope}
\draw (-1, -0.5) node[below] {$T \xrightarrow{\text{Liften}} \mathbb{R}^2 / \mathbb{Z}^2$};
\draw[red,dashed] (-5,1.5) ellipse (0.5cm and 1cm);
\draw[red] (-5,2.5) arc (-270:-90:0.5 and 1) ;
\end{scope}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,67 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
axis x line=middle,
axis y line=middle,
%width=9cm,
%height=4.5cm,
xmin=-1, % start the diagram at this x-coordinate
xmax= 5, % end the diagram at this x-coordinate
ymin=-1, % start the diagram at this y-coordinate
ymax= 5, % end the diagram at this y-coordinate
xlabel=$Y$,
ylabel=$X$,
ticks=none,
enlargelimits=true,
after end axis/.code={
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=15pt}, orange] (axis cs:0,3.6) -- (axis cs:0,2.5) node [midway,left=20pt,orange] {$V_{x,y}$};
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=12pt}, green] (axis cs:1.5,0) -- (axis cs:2.5,0) node [midway,below=16pt,green] {$U_{x,y}$};
}]
\addplot[mark=none, red, smooth cycle, thick, fill=red!30] coordinates {(1,1) (2,0.5) (3,1.5) (3,2) (3.5,3) (3.2, 5) (2.2, 4.7) (1.5, 4.2) (1.1, 3.9) (0.9, 2.5)};
\node[red] at (axis cs:4,4) [anchor=south] {$W_i$};
% Draw help lines
%\addplot[dashed] coordinates {(1.5,0) (1.5,3.6)};
%\addplot[dashed] coordinates {(2.5,0) (2.5,3.6)};
%\addplot[dashed] coordinates {(0,2.5) (2.5,2.5)};
%\addplot[dashed] coordinates {(0,3.6) (2.5,3.6)};
% Draw solid square
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(2.5,2.5) (2.5,3.6)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(2.5,3.6) (1.5,3.6)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(1.5,3.6) (1.5,2.5)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(1.5,2.5) (2.5,2.5)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(3.0,1.5) (3.0,2.6)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(3.0,2.6) (1.1,2.6)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(1.1,1.5) (1.1,2.6)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(1.1,1.5) (3.0,1.5)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(3.0,1.5) (3.0,2.6)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(3.0,2.6) (1.1,2.6)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(1.1,1.5) (1.1,2.6)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(1.1,1.5) (3.0,1.5)};
\addplot[mark=none, blue, thick, dashed] coordinates {((1.8,0) (1.8,5)};
\addplot[mark=none, blue, thick, dashed] coordinates {((2.2,0) (2.2,5)};
% Draw x and annotation
\node at (axis cs:2,3) [anchor=-90] {$x$};
\addplot[mark=*] coordinates {(2,3)};
% Draw ticks of help lines
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(1.5, -0.1) (1.5,0.1)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(2.5, -0.1) (2.5,0.1)};
\addplot[mark=none, green, thick] coordinates {(1.5, 0) (2.5,0)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(-0.1, 2.5) (0.1,2.5)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(-0.1, 3.6) (0.1,3.6)};
\addplot[mark=none, orange, thick] coordinates {(0, 2.5) (0,3.6)};
% Draw axis text
\node at (axis cs:0,3) [anchor=east] {$y$};
\node at (axis cs:2,0) [anchor=north] {$x$};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,47 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
axis x line=middle,
axis y line=middle,
%width=9cm,
%height=4.5cm,
xmin=-1, % start the diagram at this x-coordinate
xmax= 5, % end the diagram at this x-coordinate
ymin=-1, % start the diagram at this y-coordinate
ymax= 5, % end the diagram at this y-coordinate
xlabel=$X_1$,
ylabel=$X_2$,
ticks=none,
enlargelimits=true,
after end axis/.code={
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=15pt}] (axis cs:0,3.6) -- (axis cs:0,2.5) node [midway,left=20pt] {$U_2$};
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=12pt}] (axis cs:1.5,0) -- (axis cs:2.5,0) node [midway,below=16pt] {$U_1$};
}]
\addplot[mark=none, orange, smooth cycle, thick, fill=orange!30] coordinates {(1,1) (2,0.5) (3,1.5) (3,2) (3.5,3) (3.2, 5) (2.2, 4.7) (1.5, 4.2) (1.1, 3.9) (0.9, 2.5)};
\node[orange] at (axis cs:4,4) [anchor=south] {$U$};
% Draw help lines
\addplot[dashed] coordinates {(1.5,0) (1.5,3.6)};
\addplot[dashed] coordinates {(2.5,0) (2.5,3.6)};
\addplot[dashed] coordinates {(0,2.5) (2.5,2.5)};
\addplot[dashed] coordinates {(0,3.6) (2.5,3.6)};
% Draw solid square
\addplot[mark=none, red, thick, fill=red!30] coordinates {(2.5,2.5) (2.5,3.6) (1.5,3.6) (1.5,2.5) (2.5,2.5)};
% Draw x and annotation
\node[blue] at (axis cs:2,3) [anchor=south west] {$x$};
\addplot[mark=*, blue] coordinates {(2,3)};
% Draw ticks of help lines
\addplot[mark=none, red, thick] coordinates {(1.5, -0.1) (1.5,0.1)};
\addplot[mark=none, red, thick] coordinates {(2.5, -0.1) (2.5,0.1)};
\addplot[mark=none, red, thick] coordinates {(-0.1, 2.5) (0.1,2.5)};
\addplot[mark=none, red, thick] coordinates {(-0.1, 3.6) (0.1,3.6)};
% Draw axis text
\node[blue] at (axis cs:0,3) [anchor=east] {$x_2$};
\node[blue] at (axis cs:2,0) [anchor=north] {$x_1$};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,37 +0,0 @@
\tikzset{
point/.style={
thick,
draw=gray,
cross out,
inner sep=0pt,
minimum width=4pt,
minimum height=4pt,
},
}
\begin{tikzpicture}
\draw[->] (-1.5,0) -- (5.5,0) node [below] {$\mathbb{R}$};
\foreach \x in {-1,...,5}
\draw (\x,0.1) -- (\x,-0.1) node [below] {\x};
\foreach \x in {-1,...,4} {
\draw[red] (\x+0.6,0.01) -- (\x+0.6,-0.14) node [below] {};
\draw[red] (\x+1.2,0.01) -- (\x+1.2,-0.14) node [below] {};
\draw[red] (\x+0.6,-0.07) -- (\x+1.2,-0.07) node [below] {};
}
\begin{scope}[shift={(0,-2)}]
\draw[thick] (0cm,0cm) circle(1cm);
\draw[thick, red] ([shift={(216:1cm)}]-0.0,0) arc (216:-72:1cm);
\draw (0:1cm) node[point, label=right:{$0$}] {};
\path node[point, blue, label={[blue,above]{$\overline{a}$}}] (posU) at (-252:1cm) {};
\path node[label={[red,left]{$U$}}] at (30:1cm) {};
\end{scope}
\draw (3.7cm,0cm) node[point, blue, label={[blue,above]{$a$}}] (posA) {};
\draw (0.7cm,0cm) node[point, blue, label={[blue,above]{$\pi^{-1}(u)$}}] {};
\draw[dashed, blue, thick] plot [smooth] coordinates{(posU) (0.2,-0.8) (2.5,-1) (posA)};
\draw[blue, dashed, thick] (3.7cm,0cm) arc (0:180:1.5 and 0.5);
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,27 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
axis x line=middle,
axis y line=middle,
xmin=-1.5, % start the diagram at this x-coordinate
xmax= 1.5, % end the diagram at this x-coordinate
ymin=-1.5, % start the diagram at this y-coordinate
ymax= 1.5, % end the diagram at this y-coordinate
ticks=none,
enlargelimits=true,
after end axis/.code={
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=2pt}] (axis cs:0,1) -- (axis cs:-1,1) node [midway,above=5pt] {$r$};
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=2pt}] (axis cs:1,1) -- (axis cs:0,1) node [midway,above=5pt] {$r$};
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=2pt}] (axis cs:1,0) -- (axis cs:1,1) node [midway,right=5pt] {$r$};
\draw [decorate,decoration={brace,mirror,raise=2pt}] (axis cs:1,-1) -- (axis cs:1,0) node [midway,right=5pt] {$r$};
}]
% Draw solid square
\addplot[mark=none, thick] coordinates {(-1,-1) (1,-1) (1,1) (-1,1) (-1,-1)};
\addplot[mark=*] coordinates {(0,0)};
% Draw axis text
\node at (axis cs:-1,0.5) [anchor=east] {$\mathfrak{B}_r(0) = $};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

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@ -1,21 +0,0 @@
\tdplotsetmaincoords{110}{50}
\begin{tikzpicture}
[tdplot_main_coords,
cube/.style={very thick,black},
grid/.style={very thin,gray},
axis/.style={->,blue,thick}]
%draw a grid in the x-y plane
\foreach \x in {-0.5,0,...,2.5}
\foreach \y in {-0.5,0,...,2.5}
{
\draw[grid] (\x,-0.5) -- (\x,2.5);
\draw[grid] (-0.5,\y) -- (2.5,\y);
}
%draw the axes
\draw[axis] (-1,0,0) -- (3,0,0) node[anchor=west]{$y$};
\draw[axis] (0,-1,0) -- (0,3,0) node[anchor=west]{$x$};
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,7 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}[scale=.5, z={(.707,.3)}]
\draw (2,3,2) -- (0,0,0) -- (4,0,0) -- (4,0,4) -- (2,3,2)
-- (4,0,0);
\draw[color=gray, style=dashed] (2,3,2) -- (0,0,4)
-- (0,0,0);
\draw[color=gray, style=dashed] (0,0,4) -- (4,0,4);
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,25 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/A, 4/0/B, 4/4/C, 0/4/D, 1/0/W, 4/1/X, 3/4/Y, 0/3/Z}
\tkzDrawPolygon(A,B,C,D)
\tkzDrawPolygon(W,X,Y,Z)
\tkzLabelSegment[below](A,W){$b$}
\tkzLabelSegment[below](W,B){$a$}
\tkzLabelSegment[right](B,X){$b$}
\tkzLabelSegment[right](X,C){$a$}
\tkzLabelSegment[above](C,Y){$b$}
\tkzLabelSegment[above](Y,D){$a$}
\tkzLabelSegment[left](D,Z){$b$}
\tkzLabelSegment[left](Z,A){$a$}
\tkzLabelAngle[pos=-0.24](D,C,B){$\cdot$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm](D,C,B)
\tkzLabelAngle[pos=0.24](C,B,A){$\cdot$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm](C,B,A)
\tkzLabelAngle[pos=0.24](B,A,D){$\cdot$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm](B,A,D)
\tkzLabelAngle[pos=0.24](A,D,C){$\cdot$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm](A,D,C)
\tkzLabelAngle[pos=0.24](W,Z,Y){$\gamma$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm](W,Z,Y)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,16 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/A, 5/0/B}
\tkzInterCC[R,/tikz/overlay](A,4cm)(B,3cm) \tkzGetPoints{C}{D}
\tkzDrawPolygon(A,B,C)
\tkzDrawPoints(A,B,C)
\tkzLabelSegment[below](A,B){$c$}
\tkzLabelSegment[above left](A,C){$b$}
\tkzLabelSegment[above right](B,C){$a$}
\tkzLabelPoint[below](A){$A$}
\tkzLabelPoint[below](B){$B$}
\tkzLabelPoint[above](C){$C$}
\tkzLabelAngle[pos=0.24](A,C,B){$\cdot$}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.4cm](A,C,B)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,9 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}[thick]
\draw (-1,-1) -- (1,-1) -- (1,1) -- (-1,1) -- cycle;
\draw (0cm,0cm) circle(0.9cm);
\begin{scope}[scale=1.7]
\draw (-1,-1) -- (1,-1) -- (1,1) -- (-1,1) -- cycle;
\draw (0cm,0cm) circle(0.9cm);
\end{scope}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,9 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/A, 4/0/B, 4/2/C, 0/2/D, 3/2/E, 4/1/F, 1/0/G, 1/-1/H}
\tkzDrawPolygon[fill=black!20](A,B,C,D)
\tkzDrawPolygon[orange,fill=orange!20](E,C,F)
\tkzDrawPolygon[orange,fill=orange!20](A,G,H)
\tkzDrawPoints(A,B,C,D)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,9 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/A, 4/0/B, 4/2/C, 0/2/D}
\tkzDrawPolygon(A,B,C,D)
\tkzDrawPolygon[pattern=north east lines](A,B,C)
\tkzDrawPolygon[pattern=north west lines](C,D,A)
\tkzDrawPoints(A,B,C,D)
\end{tikzpicture}

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@ -1,9 +0,0 @@
% Source: http://tex.stackexchange.com/a/42865/5645
\begin{tikzpicture}
\draw (-1,0) arc (180:360:1cm and 0.5cm);
\draw[dashed] (-1,0) arc (180:0:1cm and 0.5cm);
\draw (0,1) arc (90:270:0.5cm and 1cm);
\draw[dashed] (0,1) arc (90:-90:0.5cm and 1cm);
\draw (0,0) circle (1cm);
\shade[ball color=blue!10!white,opacity=0.20] (0,0) circle (1cm);
\end{tikzpicture}

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@ -1,21 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/P, 1.5/0/R1S, 3/0/R1, 1/1/G, 1/2/R2}
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=1.2cm,color=red,fill=red!20](R1S,P,R2)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.3,color=green](P,R1)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.6](P,R2)
\tkzLabelPoint[below left](P){$P$}
\tkzLabelPoint[below](R1S){$R_1'$}
\tkzLabelPoint[below](R1){$R_1$}
\tkzInterLC(P,R1)(R1S,P) \tkzGetPoints{D}{E}
\tkzInterLC(P,G)(R1S,P) \tkzGetPoints{F}{R2S}
%\tkzDrawCircle(R1S,D)
\tkzLabelPoint[below](R2S){$R_2'$}
\tkzLabelPoint[above left](R2){$R_2$}
\tkzDrawLine[add=0 and 1,color=green](P,R2S)
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.8cm,color=green,fill=green!20](R1S,P,R2S)
\tkzDrawPoints(P, R1S, R1, R2,R2S)
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,41 +0,0 @@
\tikzset{
point/.style={
thick,
draw=gray,
cross out,
inner sep=0pt,
minimum width=4pt,
minimum height=4pt,
},
}
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
legend pos=south east,
axis x line=middle,
axis y line=middle,
%grid = major,
width=12cm,
height=8cm,
%grid style={dashed, gray!30},
xmin=-4, % start the diagram at this x-coordinate
xmax= 8, % end the diagram at this x-coordinate
ymin=-4, % start the diagram at this y-coordinate
ymax= 4, % end the diagram at this y-coordinate
axis background/.style={fill=white},
%xticklabels={-2,-1.6,...,2},
%yticklabels={-8,-7,...,8},
%tick align=outside,
enlargelimits=true,
tension=0.08]
% plot the stirling-formulae
\addplot[domain=-4:8, red, thick,samples=500] {0.5*x};
\addplot[domain=-2:2, red, thick,samples=500] {2*x};
\addplot[domain=-4:4, red, thick,samples=500] {x};
\addplot[domain=-4:8, red, thick,samples=500] {-0.5*x};
\addplot[color=red,only marks,mark=o]
plot coordinates {
(1.5,3)
(1.5,1.5)
};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,17 +0,0 @@
\pgfplotsset{
colormap={whitered}{
color(0cm)=(white);
color(1cm)=(orange!75!red)
}
%colormap={color}{color(0cm)=(white); color(1cm)=(blue)}
}
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[view={60}{30}]
\addplot3[surf,
samples=50,
domain=1:2,y domain=0:2*pi,
z buffer=sort]
%({(2 + tan(deg(y)))*cos((deg(x)))}, {(2 + cos(x)) * sin(x)}, {x});
({x * cos(deg(y))}, {x * sin(deg(y))}, {1/x});
\end{axis}
\end{tikzpicture}

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@ -1,5 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}[thick]
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\draw[fill=orange!20] (-2,0) -- (-1,0.5) -- (0,2) -- (1,0.5) -- (2,0) -- (1,-0.5) -- (0,-2) -- (-1,-0.5) -- cycle;
\node (a)[point,label=$x$] at (0,0) {};
\end{tikzpicture}

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@ -1,97 +0,0 @@
%% helper macros
\begin{tikzpicture} % CENT
\newcommand\pgfmathsinandcos[3]{%
\pgfmathsetmacro#1{sin(#3)}%
\pgfmathsetmacro#2{cos(#3)}%
}
\newcommand\LongitudePlane[3][current plane]{%
\pgfmathsinandcos\sinEl\cosEl{#2} % elevation
\pgfmathsinandcos\sint\cost{#3} % azimuth
\tikzset{#1/.estyle={cm={\cost,\sint*\sinEl,0,\cosEl,(0,0)}}}
}
\newcommand\LatitudePlane[3][current plane]{%
\pgfmathsinandcos\sinEl\cosEl{#2} % elevation
\pgfmathsinandcos\sint\cost{#3} % latitude
\pgfmathsetmacro\yshift{\cosEl*\sint}
\tikzset{#1/.estyle={cm={\cost,0,0,\cost*\sinEl,(0,\yshift)}}} %
}
\newcommand\DrawLongitudeCircle[2][1]{
\LongitudePlane{\angEl}{#2}
\tikzset{current plane/.prefix style={scale=#1}}
% angle of "visibility"
\pgfmathsetmacro\angVis{atan(sin(#2)*cos(\angEl)/sin(\angEl))} %
\draw[current plane] (\angVis:1) arc (\angVis:\angVis+180:1);
\draw[current plane,dashed] (\angVis-180:1) arc (\angVis-180:\angVis:1);
}
\newcommand\DrawLatitudeCircle[2][1]{
\LatitudePlane{\angEl}{#2}
\tikzset{current plane/.prefix style={scale=#1}}
\pgfmathsetmacro\sinVis{sin(#2)/cos(#2)*sin(\angEl)/cos(\angEl)}
% angle of "visibility"
\pgfmathsetmacro\angVis{asin(min(1,max(\sinVis,-1)))}
\draw[current plane] (\angVis:1) arc (\angVis:-\angVis-180:1);
\draw[current plane,dashed] (180-\angVis:1) arc (180-\angVis:\angVis:1);
}
\tikzset{%
>=latex, % option for nice arrows
inner sep=0pt,%
outer sep=2pt,%
mark coordinate/.style={inner sep=0pt,outer sep=0pt,minimum size=3pt,
fill=black,circle}%
}
%% some definitions
\def\R{2.5} % sphere radius
\def\angEl{35} % elevation angle
\def\angAz{-105} % azimuth angle
\def\angPhi{-40} % longitude of point P
\def\angBeta{19} % latitude of point P
%% working planes
\pgfmathsetmacro\H{\R*cos(\angEl)} % distance to north pole
\tikzset{xyplane/.estyle={cm={cos(\angAz),sin(\angAz)*sin(\angEl),-sin(\angAz),
cos(\angAz)*sin(\angEl),(0,-\H)}}}
\LongitudePlane[xzplane]{\angEl}{\angAz}
\LongitudePlane[pzplane]{\angEl}{\angPhi}
\LatitudePlane[equator]{\angEl}{0}
%% draw xyplane and sphere
\draw[xyplane] (-2*\R,-2*\R) rectangle (2.2*\R,2.8*\R);
\fill[ball color=white] (0,0) circle (\R); % 3D lighting effect
\draw (0,0) circle (\R);
%% characteristic points
\coordinate (O) at (0,0);
\coordinate[mark coordinate] (N) at (0,\H);
\coordinate[mark coordinate] (S) at (0,-\H);
\path[pzplane] (\angBeta:\R) coordinate[mark coordinate] (P);
\path[pzplane] (\R,0) coordinate (PE);
\path[xzplane] (\R,0) coordinate (XE);
\path (PE) ++(0,-\H) coordinate (Paux); % to aid Phat calculation
\coordinate[mark coordinate] (Phat) at (intersection cs: first line={(N)--(P)},
second line={(S)--(Paux)});
%% draw meridians and latitude circles
\DrawLatitudeCircle[\R]{0} % equator
\DrawLongitudeCircle[\R]{\angAz} % xzplane
\DrawLongitudeCircle[\R]{\angAz+90} % yzplane
\DrawLongitudeCircle[\R]{\angPhi} % pzplane
%% draw xyz coordinate system
\draw[xyplane,<->] (1.8*\R,0) node[below] {$x$} -- (0,0) -- (0,2.4*\R)
node[right] {$y$};
\draw[->] (0,-\H) -- (0,1.6*\R) node[above] {$z$};
%% draw lines and put labels
\draw[blue,dashed] (P) -- (N) +(0.3ex,0.6ex) node[above left,black] {$\mathbf{N}$};
\draw[blue] (P) -- (Phat) node[above right,black] {$\mathbf{\hat{P}}$};
\path (S) +(0.4ex,-0.4ex) node[below] {$\mathbf{0}$};
\draw (P) node[above right] {$\mathbf{P}$};
\end{tikzpicture}

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@ -1,21 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tkzSetUpPoint[shape=circle,size=10,color=black,fill=black]
\tkzSetUpLine[line width=1]
\tkzDefPoints{0/0/P, 1/0/helperRight, 1/1/helperTopRight, -1/1/helperTopLeft, -1/0/helperLeft, -1/-0.3/helperBottomLeft}
\tkzMarkAngle[arc=l,size=0.8cm,color=green,fill=green!20](helperRight,P,helperTopRight)
\tkzMarkAngle[arc=ll,size=0.8cm,color=blue,fill=blue!20](helperTopRight,P,helperTopLeft)
\tkzMarkAngle[arc=lll,size=0.8cm,color=red,fill=red!20](helperTopLeft,P,helperBottomLeft)
\path[draw] ++(25:.4) node[rotate=0] {$\alpha$};
\path[draw] ++(90:.4) node[rotate=0] {$\beta$};
\path[draw] ++(160:.4) node[rotate=0] {$\gamma$};
\tkzDrawLine[add=0 and 1.0](P, helperRight)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.3](P, helperTopRight)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.3](P, helperTopLeft)
\tkzDrawLine[add=0 and 1.0](P, helperLeft)
\tkzDrawLine[add=0 and 0.8](P, helperBottomLeft)
\tkzDrawPoints(P)
\tkzLabelPoint[below](P){$P$}
\end{tikzpicture}

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Width:  |  Height:  |  Size: 64 KiB

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@ -1,12 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\node (Pleft) at (0,0) {};
\node (P)[point,label=90:$P$] at (2,0) {};
\node (R)[point,label=90:$R$] at (4,0) {};
\node (Rright) at (6,0) {};
\draw[dashed,very thick] (Pleft) -- (P);
\draw[dotted,very thick] (P) -- (R) -- (Rright);
\draw [thick,decoration={brace,mirror,raise=0.2cm},decorate] (Pleft) -- (P) node [pos=0.5,anchor=north,yshift=-0.25cm] {$PR^-$};
\draw [thick,decoration={brace,mirror,raise=0.2cm},decorate] (P) -- (R) node [pos=0.5,anchor=north,yshift=-0.25cm] {$\overline{PR}$};
\draw [thick,decoration={brace,mirror,raise=0.8cm},decorate] (P) -- (Rright) node [pos=0.5,anchor=north,yshift=-0.85cm] {$PR^+$};
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,10 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}[thick]
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\node[blue] at (4.5, 1.7) {$a$};
\node[purple] at (7.5, 1.7) {$b$};
\begin{scope}[xshift=5cm, yshift=1cm]
\draw[blue,->] ( 0,0)+(150:0.7cm) arc (150:510:0.7cm);
\draw[purple,<-] (1.4,0)+( 40:0.7cm) arc (40:400:0.7cm);
\node (z)[point,label={[label distance=0.2cm]-90:$x$}] at (0.7,0) {};
\end{scope}
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,10 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\tikzstyle{point}=[circle,thick,draw=black,fill=black,inner sep=0pt,minimum width=4pt,minimum height=4pt]
\node (a)[point] at (0.4,0) {};
\node (b)[point] at (1,1) {};
\node (c)[point] at (2,1) {};
\node (d)[point] at (2.6,0) {};
\node (e)[point] at (2,-1) {};
\node (f)[point] at (1,-1) {};
\draw (a.center) -- (b.center) -- (c.center) -- (d.center) -- (e.center) -- (f.center) -- cycle;
\end{tikzpicture}

View file

@ -1,33 +0,0 @@
\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
axis x line=none,
axis y line=none,
%width=9cm,
%height=4.5cm,
xmin= 0, % start the diagram at this x-coordinate
xmax= 5, % end the diagram at this x-coordinate
ymin= 0, % start the diagram at this y-coordinate
ymax= 5, % end the diagram at this y-coordinate
xlabel=$Y$,
ylabel=$X$,
ticks=none,
enlargelimits=true]
\addplot[mark=none, red, smooth cycle, thick, fill=red!30] coordinates {(0,0) (2,0.2) (3,1.5) (3,2) (3.5,3) (3.2, 5) (2.2, 4.7) (1.5, 4.2) (1.1, 3.9) (0.2, 2.5)};
\node[red] at (axis cs:4,4) [anchor=south] {$X_i$};
% Draw solid square
\addplot[mark=none, thick] coordinates {(1.5,2.0) (2.5,2.0) (2.5,3.6) (1.5,3.6) (1.5,2.0)};
\node at (axis cs:2.7,3.2) [anchor=90] {$K$};
% Draw x and annotation
\node at (axis cs:1.8,3.2) [anchor=-90] {$x$};
\draw (axis cs:1.8,3.2) circle[radius=0.6];
\addplot[mark=*] coordinates {(1.8,3.2)};
\node at (axis cs:0.8,1.2) [anchor=-90] {$y$};
\draw (axis cs:0.8,1.2) circle[radius=0.6];
\addplot[mark=*] coordinates {(0.8,1.2)};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

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