LIBROS EN PDF

Me gusta estudiar matemáticas en mis ratos libres, y mi forma de hacerlo es organizar lo que estudio en forma de libros. Aquí está el resultado de casi todas las matemáticas que he ido estudiando en dichos ratos. Seis observaciones:
  1. Mis libros son globalmente autocontenidos: cualquier resultado utilizado en uno de ellos está demostrado en ese mismo libro o bien en otro, normalmente anterior.
  2. He recibido varios mensajes preguntándome sobre el orden más adecuado para leerlos. Aunque no están pensados para autodidactas, en teoría es posible leerlos (y entenderlos) en el orden en que aparecen, si bien en la práctica también es posible (y en muchos casos recomendable) empezar por el libro de álgebra y seguir en orden a partir de ahí, ya que los libros anteriores son mucho más técnicos y pueden suplirse perfectamente por un conocimiento básico del lenguaje conjuntista y otros conceptos elementales (números naturales, aritmética, etc.). Más abajo está un esquema aproximado de las relaciones de dependencia entre los distintos libros, que puede servir para trazar itinerarios alternativos.
  3. ATENCIÓN: En todos mis libros las funciones actúan por la derecha, de modo que la composición ha de entenderse así: (f o g)(x) = g(f(x)).
  4. Mis libros no han sido revisados todo lo que deberían. Desde luego, lo han sido mucho menos que cualquier libro impreso. Por eso, si los usas deberás tener cuidado con las erratas, lapsus y errores garrafales (los menos, espero) que te puedas encontrar.
  5. Cada libro me ha costado de escribir una media de más de un año, y ahora tú te lo puedes bajar gratis. Convendrás conmigo en que no es mucho pedir que, si alguna parte te resulta útil, te tomes nota de las erratas (o errores) que vayas encontrando, por leves que sean, y, al igual que has sabido pinchar más abajo para bajarte el pdf, te acuerdes de pinchar aquí: carlos.ivorra@uv.es y me las comuniques. Gracias por adelantado. Aparte de esto, cualquier sugerencia o comentario será bienvenida.
  6. Me han escrito algunas personas preguntándome por libros de otras materias o por versiones más elementales. Todo el material que tengo está aquí y, como podréis ver, es en general bastante técnico. No tengo nada más.

RELACIONES DE DEPENDENCIA (APROXIMADAS)




Segunda edición revisada y expandida de mi libro Lógica y teoría de conjuntos. Su contenido se corresponde con las dos primeras partes de la primera edición. Entre las principales novedades incluye una demostración completa del segundo teorema de incompletitud de Gödel (cuya prueba sólo estaba esbozada en la versión anterior) y un estudio más detallado de la aritmética de Peano y algunas de sus subteorías. Además de las teorías de conjuntos de Zermelo-Fraenkel y von Neumann-Bernays-Gödel se estudian otras, como la teoría de Kripke-Platek. Otra novedad es un apéndice en el que se expone el cálculo secuencial de Gentzen, con la ayuda del cual se prueba, por ejemplo, que la aritmética de Peano es reflexiva, es decir, que demuestra la consistencia de todas sus subteorías finitamente axiomatizables. Mantengo en esta página web la primera edición porque es algo más elemental y tal vez para algunos sea más fácil de seguir, pero ya no realizaré más actualizaciones de esta versión antigua.
Desarrollo de lo que era la tercera parte de mi libro Lógica y teoría de conjuntos, que incluye gran parte de los resultados que aparecían en mi libro de Pruebas de Consistencia que son puramente conjuntistas y no tienen que ver estrictamente con las pruebas de consistencia. Además se añade material nuevo sobre ordinales, principios combinatorios, el axioma de elección, etc. Aunque en principio se basa en el anterior, está escrito con la intención de que pueda seguirse sin un conocimiento profundo de la lógica matemática, de modo que sólo requiere cierta familiaridad con el razonamiento matemático habitual.
Desarrollo de lo que era la primera parte de la edición anterior. He añadido nuevos resultados, como la independencia del axioma de elección respecto al teorema de los ultrafiltros, o un capítulo sobre extensiones propias, seguido de otro con aplicaciones, que incluye la consistencia de la hipótesis de Suslin con la hipótesis del continuo. Mantendré la edición anterior hasta que esté lista la nueva versión de la parte sobre cardinales grandes.
En este libro se presentan y comparan diversas teorías axiomáticas de conjuntos. La mayor parte de ellas son teorías más débiles que ZFC (esencialmente, la teoría de Kaye Forster, la teoría de Mac Lane, la teoría de Kripke-Platek y la teoría de Mostowski, junto con algunos axiomas adicionales), mientras que los últimos capítulos están dedicados a la versión de los Nuevos Fundamentos de Quine propuesta por Jensen (NFA), que es una teoría de conjuntos en la que existe el conjunto de todos los conjuntos.
Consta de dos partes: en la primera se demuestran los resultados básicos sobre la topología de los espacios polacos (espacios completamente metrizables separables) o, más concretamente, de los conjuntos de Borel y proyectivos en dichos espacios. La teoría efectiva se reduce al mínimo imprescindible evitando el uso de la teoría de la recursión. El último capítulo de la primera parte está dedicado a la determinación de juegos infinitos, se introducen los axiomas de determinación y determinación proyectiva y se demuestra (entre otras cosas) que éste último implica que todos los conjuntos proyectivos son medibles Lebesgue, tienen la propiedad de Baire y, si son no numerables, contienen un subconjunto perfecto.

La segunda parte está dedicada a demostrar que muchas afirmaciones que se plantean de forma natural en la teoría descriptiva de conjuntos no pueden ser demostradas ni refutadas en ZFC. En particular se describe el modelo de Solovay en el que todo subconjunto de la recta real es medible Lebesgue y se demuestran los teoremas de Martin-Steel y Woodin según los cuales la existencia de ciertos cardinales grandes (en particular la existencia de un cardinal supercompacto) implica el axioma de determinación proyectiva y la consistencia de ZF más el axioma de determinación.
Un curso típico (en cuanto a su contenido) de análisis matemático: cálculo diferencial e integral de una y varias variables, pero desarrollado en el contexto del análisis no estándar, es decir, utilizando números reales infinitesimales. En los apéndices A y B se exponen dos teorías axiomáticas que fundamentan rigurosamente el uso de infinitésimos, la teoría de Nelson y la de Hrbacek, respectivamente, y en el apéndice C se demuestra el teorema de extensión para ambas teorías, en virtud del cual, todo resultado "estándar" (es decir, todo resultado en el que no se haga referencia a infinitésimos ni conceptos relacionados) que pueda probarse en las teorías citadas, puede demostrarse también en ZFC.
Consta de 17 capítulos y dos apéndices. En el capítulo XII se demuestra que los anillos de enteros algebraicos de los cuerpos numéricos son dominios de Dedekind. Los capítulos previos contienen todo lo necesario para llegar a definir estas nociones, probar el resultado y comprender su importancia (anillos, módulos y espacios vectoriales, extensiones de cuerpos, grupos, matrices y determinantes, etc.) Los dos capítulos siguientes estudian más a fondo el caso de los cuerpos cuadráticos, los capítulos XV y XVI (Teoría de Galois y Módulos finitamente generados), así como los apéndices, presentan algunos resultados adicionales de cara al estudio de la Teoría de Números. Finalmente, el capítulo XVII trata sobre resolución de ecuaciones por radicales.
Una exposición de la geometría desde diferentes puntos de vista. En los primeros capítulos introduzco axiomáticamente la geometría euclídea, luego introduzco coordenadas y paso así a la geometría analítica, de aquí paso a su vez a la geometría proyectiva, al estudio de las secciones cónicas y, finalmente, los últimos capítulos estudian las geometrías no euclídeas. En ningún momento hago uso de la geometría diferencial y podría decirse que en algún momento rozo la geometría algebraica.

El propósito fundamental de este libro es analizar rigurosamente los conceptos geométricos que subyacen en la matemática moderna pero que, a menudo, se dan por sabidos o, más aún, se eluden a través de definiciones oportunas (por ejemplo, al definir el seno como una serie de potencias en lugar del clásico "cateto opuesto partido por la hipotenusa", o al convertir el teorema de Pitágoras en una definición). He aprovechado para rescatar algunas antigüedades de escaso valor hoy en día, pero que no está mal recordar lo que son, como el famoso "círculo de los nueve puntos".

Los dos primeros capítulos contienen toda la topología que he necesitado en los libros siguientes: Espacios topológicos, continuidad, compacidad, conexión, etc. Luego expongo el cálculo diferencial e integral de una y varias variables, lo que incluye un poco de ecuaciones diferenciales (los teoremas de existencia y unicidad) y la teoría de la medida básica (hasta el teorema de Riesz y el teorema de cambio de variable). Expongo los resultados básicos de la geometría diferencial particularizados a subvariedades de Rn (hasta la integración en variedades, el teorema de Stokes y las propiedades básicas de la cohomología de De Rham) y algunos resultados más avanzados para el caso de superficies en R3 (geodésicas, curvatura de Gauss, etc.). Aparte de ejemplos propiamente analíticos y geométricos, muestro algunas aplicaciones a la física (electromagnetismo, gravitación, mecánica de fluidos, etc.). En particular he incluido algunos complementos analíticos al estudio de las geometrías no euclídeas del libro precedente (determinación de las métricas y las geodésicas no euclídeas).
Una introducción a la teoría de funciones holomorfas con aplicaciones a la teoría de números. Además de los resultados usuales (funciones holomorfas y meromorfas, series y productos infinitos, el teorema de los residuos, etc.) se demuestra el teorema de Dirichlet sobre primos en progresiones aritméticas, el teorema de los números primos, la ley de reciprocidad cuadrática, etc. Los últimos capítulos tratan sobre funciones multiformes y superficies de Riemann.
Una introducción a la teoría algebraica de números. Se centra en la aritmética de los cuerpos numéricos y sus compleciones (cuerpos de números p-ádicos), con aplicaciones a las ecuaciones diofánticas. Especialmente expongo la teoría de Gauss sobre formas cuadráticas binarias y los resultados principales de Kummer sobre el último teorema de Fermat. El último capítulo contiene dos pruebas de trascendencia: el teorema de Lindemann-Weierstrass y el teorema de Gelfond-Schneider.
Este libro es una continuación natural del anterior, donde expongo la teoría global de cuerpos de clases para cuerpos numéricos y la teoría local para sus compleciones. (No entro en la teoría análoga para cuerpos de funciones algebraicas de una variable sobre cuerpos finitos.) La exposición sigue un enfoque clásico, pero en los últimos temas doy también una exposición alternativa en términos de cohomología de grupos.
Consta de dos partes, la primera de topología propiamente dicha y la segunda de geometría diferencial.

Primera parte: Topología

Homología singular y aplicaciones: el teorema de Brouwer, el teorema de Jordan-Brouwer, la clasificación de las superficies compactas, homología de las variedades topológicas. El último capítulo contiene algo (muy poco) sobre homotopía. Un apéndice contiene la clasificación de las superficies compactas, incluyendo la prueba de que son triangulables.

Segunda parte: Geometría Diferencial

Los dos primeros capítulos contienen los hechos básicos sobre geometría diferencial, esencialmente lo necesario para definir las geodésicas y demostrar la existencia de entornos geodésicamente convexos. Luego estudio la cohomología de De Rham, y los últimos capítulos tratan sobre la cohomología de los fibrados y el teorema de punto fijo de Lefchetz.
Introducción a la geometría algebraica desde un punto de vista clásico (es decir, sin hablar de haces o esquemas). Tras introducir los conceptos básicos de la geometría algebraica (variedades afines y proyectivas, puntos regulares, topología de Zariski, espacios tangentes, dimensión, etc.) estudio las variedades complejas y demuestro que las variedades complejas regulares son variedades diferenciales complejas compactas. A partir de aquí me centro en las curvas proyectivas regulares (que en el caso complejo son superficies de Riemann) y estudio sus cuerpos de funciones regulares con las técnicas de la teoría algebraica de números (divisores primos), pues son cuerpos de funciones algebraicas. Con estas técnicas estudio la intersección de curvas proyectivas planas (teorema de Bezout) y luego demuestro el teorema de Riemann-Roch, que proporciona, entre otras cosas, una caracterización algebraica del género topológico de una curva. Tras un capítulo de aplicaciones del teorema de Riemann-Roch, dedico un capítulo al teorema de Abel-Jacobi y otro a una introducción a la teoría de curvas elípticas. En un apéndice extiendo el concepto de divisor a variedades de dimensión mayor que uno, si bien demuestro únicamente lo imprescindible para probar un teorema sobre isogenias necesario para mi libro de curvas elípticas.
Contiene la teoría básica sobre curvas elípticas, hasta el teorema de Mordell-Weil, y algunos resultados sobre funciones modulares. El último capítulo contiene los resultados básicos sobre multiplicación compleja. En el primer capítulo demuestro los resultados fundamentales sobre variedades algebraicas definidas sobre cuerpos no necesariamente algebraicamente cerrados, y he aprovechado la ocasión para incluir en un apéndice la prueba de la hipótesis de Riemann para cuerpos finitos, que estaba enunciada sin prueba en mi geometría algebraica porque necesitaba este material.
Contiene los preliminares de álgebra homológica y álgebra conmutativa para el libro siguiente. La parte de álgebra homológica contiene esencialmente la teoría de funtores derivados desarrollada sobre categorías de módulos sobre un espacio anillado. Aunque no formaba parte del propósito inicial del libro, he aprovechado para incluir aplicaciones a la topología algebraica y la geometría diferencial. Concretamente, demuestro que la cohomología singular, la cohomología singular diferenciable, la cohomología de Alexander-Spanier y la cohomología de De Rham coinciden todas con la cohomología abstracta definida a partir de la teoría de funtores derivados. Como aplicación doy una prueba elegante del teorema de De Rham, incluyendo el hecho de que el isomorfismo de De Rham es un isomorfismo de álgebras (hecho que no está demostrado en mi libro de Topología Algebraica).

La parte de álgebra conmutativa consta de tres capítulos: el primero (Capítulo III) trata sobre el espectro de un anillo y la dimensión de Krull, el segundo (Capítulo IV) sobre anillos locales, en el que demuestro, entre otras cosas, el teorema de la dimensión, y el tercero (Capítulo V) sobre regularidad.
Este libro ha surgido como ampliación de lo que originalmente era un capítulo de preliminares en el libro de Superficies aritméticas. Tras un capítulo de introducción y resultados preliminares, en el capítulo II se exponen los resultados básicos de la teoría de representaciones ordinarias sobre el cuerpo de los números complejos, que después se generaliza en el capítulo III a cuerpos arbitrarios, y el capítulo IV es una introducción a la teoría de representaciones modulares, es decir, a los resultados específicos para cuerpos cuya característica divide al orden del grupo. En el apéndice A se estudian las representaciones de Artin y Swan, que son lo que se requiere en el libro de superficies aritméticas para definir el conductor de una curva elíptica. El apéndice B es un ejemplo ilustrativo, en el que se calculan los caracteres ordinarios y modulares del grupo alternado A5.
Introducción a la geometría algebraica moderna (teoría de esquemas). Contiene todos los resultados necesarios para demostrar el teorema de Weil que afirma que las variedades abelianas son proyectivas, aunque sólo se expone (en el último capítulo) lo mínimo sobre variedades abelianas indispensable para tal fin.
Este libro consta de tres partes: en la segunda construyo el modelo regular minimal y el modelo de Néron de una curva elíptica, para lo cual se usa un teorema de Lipman sobre desingularización de superficies excelentes que enuncio sin demostración. La primera parte contiene la teoría básica sobre los anillos excelentes necesaria para enunciar el teorema de Lipman y para deducir a partir de él los resultados específicos sobre desingularización de superficies aritméticas necesarios para demostrar la existencia del modelo regular minimal. La tercera parte contiene aplicaciones a la teoría de curvas elípticas, fundamentalmente la definición del conductor de una curva elíptica y la demostración de sus propiedades básicas.


Poliedros  Esto es un documento Mathematica (todavía en construcción) en el que presento con figuras interactivas algunos resultados sobre poliedros tridimensionales, incluyendo la clasificación de los poliedros regulares (no necesariamente convexos), los deltaedros (poliedros convexos cuyas caras son triángulos equiláteros) y los poliedros uniformes. Cada uno de ellos se estudia con cierto detalle, al igual que los duales de los poliedros uniformes. Mathematica es un programa de pago, pero no es necesario disponer de él para ver el documento, sino que basta instalarse el CDF Player, que es gratuito y puede descargarse aquí. Más adelante pretendo continuarlo estudiando los grupos de simetrías de los poliedros.

Artículos breves:


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