Die Vorlesung Geometrie
für Lehramt im WS 01/02 hatte das
Ziel, Lehramtsstudenten Geometriekenntnisse nahe zu bringen, die
zwischen Schulstoff und elementarer Differentialgeometrie liegen.
Behandelt wurden:
Kreise (Sehnenwinkelsatz,
ähnliche Dreiecke am Kreis, Flächeninhalt von Gelenkvierecken)
Kegelschnitte (Geometrische
Definition, Leitkreiskonstruktion, Lösungsmenge quadratischer
Gleichungen, die Kugeln von Dandelin)
Perspektive (Fluchtpunkte,
Fluchtgeraden, Pflasterungen, äquidistante Teilung, Rekonstruktion
der Abbildungsdaten aus einem Bild, Satz von Desargues)
Platonische Körper
(Euklidische Konstruktion, vom Würfel ausgehend, goldener
Schnitt)
Sphärische Geometrie
(Grundformeln der Dreiecksgeometrie mit Euklidischen Grenzfällen,
Behandlung Platonischer Körper mit sphärischen Dreiecken,
Fläche von Dreiecken)
Stereographische Projektion S^2 --> R^2 (Abbildungsformeln, Kreis- und Winkeltreue
geometrisch und rechnerisch, Netze Platonischer Körper)
Dreidimensionale Sphärische Geometrie (Bilder mit stereographischer Projektion S^3 -->
R^3, 2-Sphären- Kreis- und Winkel-Treue dieser stereographischen
Bilder oder Karten, sphärische Platonische Körper wie
im Euklidischen Fall mit rechtwinkligen Dreiecken behandelt, Platonische
Pflasterungen von S^3)
Quaternionen (Vierdimensionale
'Zahlen', die wie die komplexen Zahlen gut zur Geometrie passen,
etwa |v * w|=|v|*|w|. bequeme Beschreibung der Drehungen des R^3
= Im(H ) durch x--> q*x*q^{-1})
Bogenlänge
(Geometrische Definition, Vergleich konvexer Kurven, Berechnung
durch das Bogenlängenintegral)
Kurven mit Eigenschaften der ersten Ableitung (Rollkurven, Fadenevolvente, Schleppkurven, Zykloide
ausführlich)
Flächeninhalte
(Beispiele zur Berechnung von Flächen- und Rauminhalten durch
Integration der Determinante der Jacobimatrix, insbesondere vom
Fahrstrahl überstrichene Flächen und die Keplerschen
Gesetze, Fläche sphärischer Dreiecke, Volumen von S^3.)
Kurven und ihre Krümmung (Ausführliche Diskussion der Definition, Beispiele,
insbesondere Krümmung der Evolventen, Bestimmung einer ebenen
Kurve durch ihre Krümmungsfunktion)
Sphärische Kurven
(Übertragung Euklidischer Konstruktionen auf die Sphäre:
Dreieckssätze, sphärische Ellipsen mit Leitkreiskonstruktion,
Evolventen, Krümmung sphärischer Kurven, ausführlich)
Raumkurven (Krümmung
jetzt ohne Vorzeichen, Rotation der Schmiegebene, Frenet Gleichung,
kurz)
Hyperbolische Geometrie
(Analog zur sphärischen Geometrie: Transitive Isometriegruppe,
kürzeste Verbindungen sind ebene Schnitte durch den Mittelpunkt
des Hyperboloids, Dreiecksformeln)