朋友们,你是否曾想过深入了解欧几里德几何和欧几里得的五大公理的内涵?在本文中,我将为你详细解析这两个话题,希望能给你带来全新的视角和思考。
欧几里得的五个定理
欧几里得的五个定理是:任意两个点可以通过一条直线连接;任意线段能无限延长成一条直线;给定任意线段,可以以其一个端点作为圆心,该线段作为半径作一个圆;所有直角都全等;若两条直线都与第三条直线相交,并且在同一边的内角之和小于两个直角和,则这两条直线在这一边必定相交。
欧几里得几何定理是指按照古希腊数学家欧几里得的《几何原本》构造的几何学。欧几里得几何有时单指平面上的几何,即平面几何。三维空间的欧几里得几何通常叫做立体几何。在欧几里德以前,古希腊人已经积累了大量的几何知识,并开始用逻辑推理的方法去证明一些几何命题的结论。欧几里德将早期许多没有联系和未予严谨证明的定理加以整理,写下《几何原本》一书,标志着欧氏几何学的建立。
什么是欧几里得几何
欧几里得几何指按照古希腊数学家欧几里得的《几何原本》构造的几何学。
简称“欧氏几何”。几何学的一门分科。公元前3世纪,古希腊数学家欧几里得把人们公认的一些几何知识作为定义和公理,在此基础上研究图形的性质,推导出一系列定理,组成演绎体系,写出《几何原本》,形成了欧氏几何。在其公理体系中,最重要的是平行公理,由于对这一公理的不同认识,导致非欧几何的产生。按所讨论的图形在平面上或空间中,分别称为“平面几何”与“立体几何”。
欧氏几何的建立欧氏几何是欧几里德几何学的简称,其创始人是公元前三世纪的古希腊伟大数学家欧几里德。在他以前,古希腊人已经积累了大量的几何知识,并开始用逻辑推理的方法去证明一些几何命题的结论。欧几里德这位伟大的几何建筑师在前人准备的“木石砖瓦”材料的基础上,天才般地按照逻辑系统把几何命题整理起来,建成了一座巍峨的几何大厦,完成了数学史上的光辉著作《几何原本》。这本书的问世,标志着欧氏几何学的建立。这部科学著作是发行最广而且使用时间最长的书。后又被译成多种文字,共有二千多种版本。它的问世是整个数学发展史上意义极其深远的大事,也是整个人类文明史上的里程碑。两千多年来,这部著作在几何教学中一直占据着统治地位,至今其地位也没有被动摇,包括我国在内的许多国家仍以它为基础作为几何教材。
欧几里德几何和黎曼几何的区别
简称“欧氏几何”。几何学的一门分科。公元前3世纪,古希腊数学家欧几里德把人们公认的一些几何知识作为定义和公理,在此基础上研究图形的性质,推导出一系列定理,组成演绎体系,写出《几何原本》,形成了欧氏几何。在其公理体系中,最重要的是平行公理,由于对这一公理的不同认识,导致非欧几何的产生。按所讨论的图形在平面上或空间中,分别称为“平面几何”与“立体几何”。
欧几里德几何指按照欧几里德的《几何原本》构造的几何学。
欧几里德几何有时就指平面上的几何,即平面几何。三维空间的欧几里德几何通常叫做立体几何。高维的情形请参看欧几里德空间。
数学上,欧几里德几何是平面和三维空间中常见的几何,基于点线面假设。数学家也用这一术语表示具有相似性质的高维几何。
黎曼流形上的几何学。德国数学家G.F.B.黎曼19世纪中期提出的几何学理论。1854年黎曼在格丁根大学发表的题为《论作为几何学基础的假设》的就职演说,通常被认为是黎曼几何学的源头。在这篇演说中,黎曼将曲面本身看成一个独立的几何实体,而不是把它仅仅看作欧几里得空间中的一个几何实体。他首先发展了空间的概念,提出了几何学研究的对象应是一种多重广义量,空间中的点可用n个实数(x1,……,xn)作为坐标来描述。这是现代n维微分流形的原始形式,为用抽象空间描述自然现象奠定了基础。这种空间上的几何学应基于无限邻近两点(x1,x2,……xn)与(x1+dx1,……xn+dxn)之间的距离,用微分弧长度平方所确定的正定二次型理解度量。亦即
,
(gij)是由函数构成的正定对称矩阵。这便是黎曼度量。赋予黎曼度量的微分流形,就是黎曼流形。
黎曼认识到度量只是加到流形上的一种结构,并且在同一流形上可以有许多不同的度量。黎曼以前的数学家仅知道三维欧几里得空间E3中的曲面S上存在诱导度量ds2=Edu2+2Fdudv+Gdv2,即第一基本形式,而并未认识到S还可以有独立于三维欧几里得几何赋予的度量结构。黎曼意识到区分诱导度量和独立的黎曼度量的重要性,从而摆脱了经典微分几何曲面论中局限于诱导度量的束缚,创立了黎曼几何学,为近代数学和物理学的发展作出了杰出贡献。
黎曼几何以欧几里得几何和种种非欧几何作为其特例。例如:定义度量(a是常数),则当a=0时是普通的欧几里得几何,当a>0时,就是椭圆几何,而当a<0时为双曲几何。
黎曼几何中的一个基本问题是微分形式的等价性问题。该问题大约在1869年前后由E.B.克里斯托费尔和R.李普希茨等人解决。前者的解包含了以他的姓命名的两类克里斯托费尔记号和协变微分概念。在此基础上G.里奇发展了张量分析方法,这在广义相对论中起了基本数学工具的作用。他们进一步发展了黎曼几何学。
但在黎曼所处的时代,李群以及拓扑学还没有发展起来,因此黎曼几何只限于小范围的理论。大约在1925年H.霍普夫才开始对黎曼空间的微分结构与拓扑结构的关系进行了研究。随着微分流形精确概念的确立,特别是E.嘉当在20世纪20年代开创并发展了外微分形式与活动标架法,建立了李群与黎曼几何之间的联系,从而为黎曼几何的发展奠定重要基础,并开辟了广阔的园地,影响极其深远。并由此发展了线性联络及纤维丛的研究。
欧几里德几何和非欧几何的区别是什么
欧氏几何与非欧几何的区别主要是在对平行公理的不同描述上。欧氏几何的平行公理是:过已知直线外一点,只有一条直线与已知直线平行。非欧几何把平行公理改变为:过已知直线外一点,至少有两条直线与已知直线平行(罗巴切夫斯基),或者是:过已知直线外一点,不存在一条直线与已知直线平行(黎曼)。基于这三种不同的平行公理可以推导出三种不同的几何体系来。
欧氏几何与非欧几何的区别还可以从三角形的内角和定理表现出来。欧氏几何的
三角形的内角和等于180°。在罗巴契夫斯基几何中,三角形的内角和总是小于180°;而在黎曼几何中,三角形的内角和总是大于180°。直观上看,欧氏空间是平直空间。而非欧几何空间是凹凸的空间。在小尺度范围内,我们所处的空间近似于平直的,欧氏几何的公理是适用的。但是在微尺度和宏尺度范围,欧氏几何就不再适用,非欧几何可以更好地描述非平直(非均匀)空间的各种现象。爱因斯坦的广义相对论就是建立弯曲时空的基础上的。在这方面黎曼几何得到了许多重要的应用。