幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件

幾何學(xué)發(fā)展簡史幾何學(xué)發(fā)展簡史前言：

幾何學(xué)是一門古老而實(shí)用的科學(xué),是自然科學(xué)的重要組成部分。在史學(xué)中,幾何學(xué)的確立和統(tǒng)一經(jīng)歷了二千多年,數(shù)百位數(shù)學(xué)家做出了不懈的努力。前言：幾何學(xué)是一門古老而實(shí)用的科學(xué),是自然科學(xué)的重要組成

幾何這個(gè)詞最早來自于希臘語“γεωμετρ?α”，由“γ?α”（土地）和“μετρε

?ν”（測(cè)量）兩個(gè)詞合成而來，指土地的測(cè)量，即測(cè)地術(shù)。后來拉丁語化為“geometria”。中文中的“幾何”一詞，最早是在明代利瑪竇、徐光啟合譯《幾何原本》時(shí)，由徐光啟所創(chuàng)。當(dāng)時(shí)并未給出所依根據(jù)，后世多認(rèn)為一方面幾何可能是拉丁化的希臘語GEO的音譯，另一方面由于《幾何原本》中也有利用幾何方式來闡述數(shù)論的內(nèi)容，也可能是magnitude（多少）的意譯，所以一般認(rèn)為幾何是geometria的音、意并譯。

1607年出版的《幾何原本》中關(guān)于幾何的譯法在當(dāng)時(shí)并未通行，同時(shí)代也存在著另一種譯名——形學(xué)，如狄考文、鄒立文、劉永錫編譯的《形學(xué)備旨》，在當(dāng)時(shí)也有一定的影響。在1857年李善蘭、偉烈亞力續(xù)譯的《幾何原本》后9卷出版后，幾何之名雖然得到了一定的重視，但是直到20世紀(jì)初的時(shí)候才有了較明顯的取代形學(xué)一詞的趨勢(shì)，如1910年《形學(xué)備旨》第11次印刷成都翻刊本徐樹勛就將其改名為《續(xù)幾何》。直至20世紀(jì)中期，已鮮有“形學(xué)”一詞的使用出現(xiàn)

幾何這個(gè)詞最早來自于希臘語“γεωμετρ?α”，由古希臘的幾何學(xué)發(fā)展解析幾何投影幾何非歐幾何微分幾何幾何的公理化古希臘的幾何學(xué)發(fā)展解析幾何投影幾何非歐幾何微分幾何幾何的公理歐氏幾何的創(chuàng)始

公認(rèn)的幾何學(xué)的確立源自公元300多年前,希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得著作《原本》。歐幾里得在《原本》中創(chuàng)造性地用公理法對(duì)當(dāng)時(shí)所了解的數(shù)學(xué)知識(shí)作了總結(jié)。全書共有13卷,包括5條公理,5條公設(shè),119個(gè)定義和465條命題。這些公設(shè)和公理及基本定義成為《原本》的推理的基礎(chǔ)。

歐幾里得的《原本》是數(shù)學(xué)史上的一座里程碑,在數(shù)學(xué)中確立了推理的范式。他的思想被稱作“公理化思想”。

歐氏幾何的創(chuàng)始

公認(rèn)的幾何學(xué)的確立源自公元300多年前,萌芽期實(shí)驗(yàn)幾何萌芽期實(shí)驗(yàn)幾何幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件

古希臘天文學(xué)與幾何學(xué)之父,他曾正確的預(yù)測(cè)日蝕的時(shí)間.對(duì)一些幾何圖形做有系統(tǒng)的研究.啟蒙期

泰利斯古希臘天文學(xué)與幾何學(xué)之父,他曾正確的預(yù)測(cè)日蝕的時(shí)間.對(duì)啟蒙期

首創(chuàng)集體創(chuàng)作,稱為畢式學(xué)派.也是一位音樂家,發(fā)明畢式音階.畢式定理為幾何學(xué)中的重要定理.這個(gè)學(xué)派認(rèn)為"數(shù)"是宇宙萬物的基礎(chǔ).

畢達(dá)哥拉斯啟蒙期首創(chuàng)集體創(chuàng)作,稱為畢式學(xué)派.也是一位音樂家,發(fā)明畢啟蒙期

尤多拉斯：創(chuàng)立窮盡法(exhaustionmethod),所謂窮盡法就是"無窮的逼近"的觀念,主要構(gòu)想是為了求取圓周率π的近似值.所予理論上說尤多拉斯是微積分的開山祖師.

尤多拉斯的另一貢獻(xiàn)為對(duì)比例問題做有系統(tǒng)的研究啟蒙期歐幾里得巔峰期歐幾里得巔峰期《原本》的簡介

古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得把至希臘時(shí)代為止所得到的數(shù)學(xué)知識(shí)集其大成，編成十三卷的《原本》，這就是直到今天仍廣泛地作為幾何學(xué)的教科書使用下來的歐幾里得幾何學(xué)（簡稱歐氏幾何）。

《原本》是一部劃時(shí)代的著作，是最早用公理法建立起演繹數(shù)學(xué)體系的典范。古希臘數(shù)學(xué)的基本精神，是從少數(shù)的幾個(gè)原始假定（定義、公設(shè)、公理）出發(fā)，通過邏輯推理，得到一系列命題。這種精神，充分體現(xiàn)在歐幾里得的《原本》中。

《原本》全書共分13卷，包括有5條公理、5條公設(shè)、119個(gè)定義和465條命題?！对尽返暮喗楣畔ＥD數(shù)學(xué)家歐幾里得把至《原本》的優(yōu)缺點(diǎn)歐幾里德《原本》可以說是數(shù)學(xué)史上的第一座理論豐碑。它最大的功績，是在于數(shù)學(xué)中演繹范式的確立，這種范式要求一門學(xué)科中的每個(gè)命題必須是在它之前已建立的一些命題的邏輯結(jié)論，而所有這樣的推理鏈的共同出發(fā)點(diǎn)，是一些基本定義和被認(rèn)為是不證自明的基本原理——公設(shè)或公理。這就是后來所謂的公理化思想?！对尽返膬?yōu)缺點(diǎn)歐幾里德《原本》可以說是數(shù)學(xué)史上的第一座理論

首先使用了重合法來證明圖形的全等。這方法有兩點(diǎn)值得懷疑：

第一，它用了運(yùn)動(dòng)的概念，而這是沒有邏輯依據(jù)的；

第二，重合法默認(rèn)圖形從一處移動(dòng)到另一處時(shí)所有性質(zhì)保持不變。要假定移動(dòng)圖形而不致改變它的性質(zhì)，那就要對(duì)物理空間假定很多的條件。

其次是公理系統(tǒng)不完備，例如沒有運(yùn)動(dòng)、連續(xù)性、順序等公理，因此許多證明不得不借助于直觀，利用今天的認(rèn)識(shí)可以發(fā)現(xiàn)歐幾里德用了數(shù)十個(gè)他所從未提出而且無疑并未發(fā)覺的假定，包括關(guān)于直線和圓的連續(xù)性的假定。首先使用了重合法來證明圖形的全等。這方法有兩點(diǎn)值得懷衰退期自阿基米德及阿波羅尼阿斯之后,希臘數(shù)學(xué)已漸漸走入衰退期.在這中間,仍有幾位值得一提的人物.托勒密:將三角函數(shù)發(fā)揚(yáng)光大,并由此將天文學(xué)炒熱.帕布斯:可說是末代時(shí)期的代表人物.衰退期自阿基米德及阿波羅尼阿斯之后,希臘數(shù)學(xué)已漸漸走入衰退期古希臘幾何發(fā)展的原因古希臘幾何發(fā)展的原因

畢學(xué)派首先提出下列觀念:"將神秘性,不確定性從自然活動(dòng)中抹去,并將表面看似紛亂不堪的自然現(xiàn)象,重新整理成可理解的次序和型式,并決定性的關(guān)鍵就在於數(shù)學(xué)的應(yīng)用."繼承畢式學(xué)派觀念的就是柏拉圖:

柏拉圖主張:"只有循數(shù)學(xué)一途,才能了解實(shí)體世界的真面目,而科學(xué)之成為科學(xué),在於它含有數(shù)學(xué)的份."就是因?yàn)橄ＥD時(shí)代的一些學(xué)者對(duì)於自然的這種看法和確立了依循數(shù)學(xué)研究自然的做法,給食臘時(shí)代本身及后來世世代代的數(shù)學(xué)創(chuàng)見提供了莫大的誘因.而在數(shù)學(xué)的領(lǐng)域中,幾何學(xué)是最接近實(shí)際的描述.對(duì)希臘人而言,幾何學(xué)的原則是宇宙結(jié)構(gòu)的具體表現(xiàn),本身正一門實(shí)際空間的科學(xué).幾何學(xué)就是數(shù)學(xué),研究的中心.畢學(xué)派首先提出下列觀念:"將神秘性,不希臘數(shù)學(xué)中的著名問題希臘數(shù)學(xué)中的著名問題方圓問題:是否能將一個(gè)已知的圓,變成一個(gè)正方形,而使得兩者面積相等

這個(gè)問題在由尤多拉斯時(shí)代,就有許多人在這方面的研究,直到十九世紀(jì)才證明其為不可能,但是研究期間,已經(jīng)另外產(chǎn)生了許多數(shù)學(xué)的支.方圓問題:倍積問題:對(duì)一個(gè)已知的正立方體,長,寬,高應(yīng)該擴(kuò)大,才可使新的立方體為原來立方體體積的兩倍.等分角問題:對(duì)任意的一個(gè)角,如何將其三等分.問題2,3到十九世紀(jì)才被解決,證明為不可能.倍積問題:平行公設(shè):

有人認(rèn)為平行公設(shè)不為一公設(shè),所以有人將平行公設(shè)這個(gè)去除,結(jié)果造出一套新的幾何學(xué)出來,而又不會(huì)違背原來的歐式幾何,這也就是非歐幾何學(xué).也就是愛因斯坦相對(duì)論的基礎(chǔ).

也許有人認(rèn)為希臘人不切實(shí)際,這三個(gè)問題在當(dāng)時(shí),可說完全無實(shí)用性,只可說是一些有閑階級(jí)的人磨練腦力之用.但是就是因?yàn)橛心屈N多人投下心力去研究,才會(huì)間接帶動(dòng)幾何學(xué)研究的風(fēng)潮.而因此產(chǎn)生以后數(shù)學(xué)蓬勃的發(fā)展.平行公設(shè):解析幾何的誕生

解析幾何是變量數(shù)學(xué)最重要的體現(xiàn)。解析幾何的基本思想是在平面上引入“坐標(biāo)”的概念,并借助這種坐標(biāo)在平面上的點(diǎn)和有序?qū)崝?shù)對(duì)(x,y)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,于是幾何問題就轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題。

解析幾何的真正創(chuàng)立者應(yīng)該是法國數(shù)學(xué)家迪卡兒和費(fèi)馬。1637年迪卡兒在《更好的指導(dǎo)推理和尋求科學(xué)真理的方法論》的附錄《幾何學(xué)》中清晰的體現(xiàn)了解析幾何的思想。而費(fèi)馬則是在論平面和立體的軌跡引論中闡述了解析幾何的原理,他在書中提出并使用了坐標(biāo)的概念,同時(shí)建立了斜坐標(biāo)系和直角坐標(biāo)系。

解析幾何的誕生

解析幾何是變量數(shù)學(xué)最重要的體現(xiàn)。解析

十六世紀(jì)以后，由于生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天文、力學(xué)、航海等方面都對(duì)幾何學(xué)提出了新的需要。比如，德國天文學(xué)家開普勒發(fā)現(xiàn)行星是繞著太陽沿著橢圓軌道運(yùn)行的，太陽處在這個(gè)橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；意大利科學(xué)家伽利略發(fā)現(xiàn)投擲物體試驗(yàn)時(shí)，物體沿著拋物線運(yùn)動(dòng)的。這些發(fā)現(xiàn)都涉及到圓錐曲線，要研究這些比較復(fù)雜的曲線，原先的一套方法顯然已經(jīng)不適應(yīng)了，這就導(dǎo)致了解析幾何的出現(xiàn)。十六世紀(jì)以后，由于生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天文、力學(xué)、1637年，法國的哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家笛卡爾發(fā)表了他的著作《方法論》，這本書的后面有三篇附錄，一篇叫《折光學(xué)》，一篇叫《流星學(xué)》，一篇叫《幾何學(xué)》。當(dāng)時(shí)的這個(gè)“幾何學(xué)”實(shí)際上指的是數(shù)學(xué)，就像我國古代“算術(shù)”和“數(shù)學(xué)”是一個(gè)意思一樣。1637年，法國的哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家笛卡爾發(fā)表了他的著作《方法論笛卡爾的《幾何學(xué)》共分三卷，第一卷討論尺規(guī)作圖；第二卷是曲線的性質(zhì)；第三卷是立體和“超立體”的作圖，但他實(shí)際是代數(shù)問題，探討方程的根的性質(zhì)。后世的數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)史學(xué)家都把笛卡爾的《幾何學(xué)》作為解析幾何的起點(diǎn)。笛卡爾的《幾何學(xué)》共分三卷，第一卷討論尺規(guī)作圖；第二卷是曲線從笛卡爾的《幾何學(xué)》中可以看出，笛卡爾的中心思想是建立起一種“普遍”的數(shù)學(xué)，把算術(shù)、代數(shù)、幾何統(tǒng)一起來。他設(shè)想，把任何數(shù)學(xué)問題化為一個(gè)代數(shù)問題，在把任何代數(shù)問題歸結(jié)到去解一個(gè)方程式。

從笛卡爾的《幾何學(xué)》中可以看出，笛卡爾的中心思想是建立起一種為了實(shí)現(xiàn)上述的設(shè)想，笛卡爾茨從天文和地理的經(jīng)緯制度出發(fā)，指出平面上的點(diǎn)和實(shí)數(shù)對(duì)(x,y)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。x,y的不同數(shù)值可以確定平面上許多不同的點(diǎn)，這樣就可以用代數(shù)的方法研究曲線的性質(zhì)。這就是解析幾何的基本思想。為了實(shí)現(xiàn)上述的設(shè)想，笛卡爾茨從天文和地理的經(jīng)緯制度出發(fā)，指出具體地說，平面解析幾何的基本思想有兩個(gè)要點(diǎn)：第一，在平面建立坐標(biāo)系，一點(diǎn)的坐標(biāo)與一組有序的實(shí)數(shù)對(duì)相對(duì)應(yīng)；第二，在平面上建立了坐標(biāo)系后，平面上的一條曲線就可由帶兩個(gè)變數(shù)的一個(gè)代數(shù)方程來表示了。從這里可以看到，運(yùn)用坐標(biāo)法不僅可以把幾何問題通過代數(shù)的方法解決，而且還把變量、函數(shù)以及數(shù)和形等重要概念密切聯(lián)系了起來。

具體地說，平面解析幾何的基本思想有兩個(gè)要點(diǎn)：第一，在平面建立解析幾何的產(chǎn)生并不是偶然的。在笛卡爾寫《幾何學(xué)》以前，就有許多學(xué)者研究過用兩條相交直線作為一種坐標(biāo)系；也有人在研究天文、地理的時(shí)候，提出了一點(diǎn)位置可由兩個(gè)“坐標(biāo)”（經(jīng)度和緯度）來確定。這些都對(duì)解析幾何的創(chuàng)建產(chǎn)生了很大的影響。解析幾何的產(chǎn)生并不是偶然的。在笛卡爾寫《幾何學(xué)》以前，就有許在數(shù)學(xué)史上，一般認(rèn)為和笛卡爾同時(shí)代的法國業(yè)余數(shù)學(xué)家費(fèi)爾馬也是解析幾何的創(chuàng)建者之一，應(yīng)該分享這門學(xué)科創(chuàng)建的榮譽(yù)。

在數(shù)學(xué)史上，一般認(rèn)為和笛卡爾同時(shí)代的法國業(yè)余數(shù)學(xué)家費(fèi)爾馬也是費(fèi)爾馬是一個(gè)業(yè)余從事數(shù)學(xué)研究的學(xué)者，對(duì)數(shù)論、解析幾何、概率論三個(gè)方面都有重要貢獻(xiàn)。他性情謙和，好靜成癖，對(duì)自己所寫的“書”無意發(fā)表。但從他的通信中知道，他早在笛卡爾發(fā)表《幾何學(xué)》以前，就已寫了關(guān)于解析幾何的小文，就已經(jīng)有了解析幾何的思想。只是直到1679年，費(fèi)爾馬死后，他的思想和著述才從給友人的通信中公開發(fā)表。費(fèi)爾馬是一個(gè)業(yè)余從事數(shù)學(xué)研究的學(xué)者，對(duì)數(shù)論、解析幾何、概率論笛卡爾的《幾何學(xué)》，作為一本解析幾何的書來看，是不完整的，但重要的是引入了新的思想，為開辟數(shù)學(xué)新園地做出了貢獻(xiàn)。笛卡爾的《幾何學(xué)》，作為一本解析幾何的書來看，是不完整的，但

恩格斯對(duì)此曾經(jīng)作過評(píng)價(jià)：“數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是笛卡爾的變數(shù)，有了變數(shù)，運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了數(shù)學(xué)；有了變數(shù)，辯證法進(jìn)入了數(shù)學(xué)；有了變數(shù)，微分和積分也就立刻成為必要的了?！倍鞲袼箤?duì)此曾經(jīng)作過評(píng)價(jià)：“數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是笛卡爾的解析幾何的基本內(nèi)容

在解析幾何中，首先是建立坐標(biāo)系。取定兩條相互垂直的、具有一定方向和度量單位的直線，叫做平面上的一個(gè)直角坐標(biāo)系oxy。利用坐標(biāo)系可以把平面內(nèi)的點(diǎn)和一對(duì)實(shí)數(shù)(x,y)建立起一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。除了直角坐標(biāo)系外，還有斜坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系、空間直角坐標(biāo)系等等。在空間坐標(biāo)系中還有球坐標(biāo)和柱面坐標(biāo)。解析幾何的基本內(nèi)容在解析幾何中，首先是建立坐標(biāo)系。取定兩條

坐標(biāo)系將幾何對(duì)象和數(shù)、幾何關(guān)系和函數(shù)之間建立了密切的聯(lián)系，這樣就可以對(duì)空間形式的研究歸結(jié)成比較成熟也容易駕馭的數(shù)量關(guān)系的研究了。用這種方法研究幾何學(xué)，通常就叫做解析法。這種解析法不但對(duì)于解析幾何是重要的，就是對(duì)于幾何學(xué)的各個(gè)分支的研究也是十分重要的。坐標(biāo)系將幾何對(duì)象和數(shù)、幾何關(guān)系和函數(shù)之間建立了密切的聯(lián)系，解析幾何的應(yīng)用

解析幾何又分作平面解析幾何和空間解析幾何。在平面解析幾何中，除了研究直線的有關(guān)直線的性質(zhì)外，主要是研究圓錐曲線（圓、橢圓、拋物線、雙曲線）的有關(guān)性質(zhì)。在空間解析幾何中，除了研究平面、直線有關(guān)性質(zhì)外，主要研究柱面、錐面、旋轉(zhuǎn)曲面。解析幾何的應(yīng)用解析幾何又分作平面解析幾何和空間解析幾何。橢圓、雙曲線、拋物線的有些性質(zhì)，在生產(chǎn)或生活中被廣泛應(yīng)用。比如電影放映機(jī)的聚光燈泡的反射面是橢圓面，燈絲在一個(gè)焦點(diǎn)上，影片門在另一個(gè)焦點(diǎn)上；探照燈、聚光燈、太陽灶、雷達(dá)天線、衛(wèi)星的天線、射電望遠(yuǎn)鏡等都是利用拋物線的原理制成的。橢圓、雙曲線、拋物線的有些性質(zhì)，在生產(chǎn)或生活中被廣泛應(yīng)用。比總的來說，解析幾何運(yùn)用坐標(biāo)法可以解決兩類基本問題：一類是滿足給定條件點(diǎn)的軌跡，通過坐標(biāo)系建立它的方程；另一類是通過方程的討論，研究方程所表示的曲線性質(zhì)?？偟膩碚f，解析幾何運(yùn)用坐標(biāo)法可以解決兩類基本問題：一類是滿足運(yùn)用坐標(biāo)法解決問題的步驟是：首先在平面上建立坐標(biāo)系，把已知點(diǎn)的軌跡的幾何條件“翻譯”成代數(shù)方程；然后運(yùn)用代數(shù)工具對(duì)方程進(jìn)行研究；最后把代數(shù)方程的性質(zhì)用幾何語言敘述，從而得到原先幾何問題的答案。運(yùn)用坐標(biāo)法解決問題的步驟是：首先在平面上建立坐標(biāo)系，把已知點(diǎn)

坐標(biāo)法的思想促使人們運(yùn)用各種代數(shù)的方法解決幾何問題。先前被看作幾何學(xué)中的難題，一旦運(yùn)用代數(shù)方法后就變得平淡無奇了。坐標(biāo)法對(duì)近代數(shù)學(xué)的機(jī)械化證明也提供了有力的工具。坐標(biāo)法的思想促使人們運(yùn)用各種代數(shù)的方法解決幾何問題。先前被

解析幾何在方法論上是一個(gè)了不起的創(chuàng)見：①笛卡兒希望通過解析幾何給幾何引進(jìn)一個(gè)新的方法，他的成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他的希望，在代數(shù)的幫助下，不但能迅速地證明關(guān)于曲線的某些事實(shí)，而且這個(gè)探索問題的方式，幾乎成為自動(dòng)的了。②解析幾何把代數(shù)和幾何結(jié)合起來，把數(shù)學(xué)造成一個(gè)雙面工具。③解析幾何的顯著優(yōu)點(diǎn)在于它是數(shù)量的工具。④為數(shù)學(xué)思想的發(fā)展開拓了新的天地。⑤揭示了數(shù)學(xué)的內(nèi)在統(tǒng)一性。解析幾何在方法論上是一個(gè)了不起的創(chuàng)見：非歐幾何的誕生與發(fā)展

非歐幾何的誕生源于人們長久以來對(duì)歐幾里得《原本》中第五公設(shè)即平行公設(shè)的探討,但一直未得到公設(shè)的結(jié)論。直到數(shù)學(xué)家高斯、波約和俄國數(shù)學(xué)家羅巴切夫斯基在自己的論著中都描述了這樣一種幾何,以“從直線外一點(diǎn)可以引不止一條直線平行于已知直線”作為替代公式,進(jìn)行推理而得出的新的一套幾何學(xué)定理,并將它命名為非歐幾何,一般稱為“羅氏幾何”。

非歐幾何的誕生與發(fā)展

非歐幾何的誕生源于人們長久以來對(duì)歐幾幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件歐式幾何五條公設(shè)和五條公理公設(shè)1、任意兩個(gè)點(diǎn)可以通過一條直線連接。2、任意線段能無限延伸成一條直線。3、給定任意線段，可以以其一個(gè)端點(diǎn)作為圓心，該線段作為半徑作一個(gè)圓。4、所有直角都全等。5、若兩條直線都與第三條直線相交，并且在同一邊的內(nèi)角之和小于兩個(gè)直角，則這兩條直線在這一邊必定相交。公理1、等于同量的量彼此相等。2、等量加等量，其和仍相等。3、等量減等量，其差仍相等。4、彼此能夠重合的物體是全等的。5、整體大于部分。歐式幾何五條公設(shè)和五條公理公設(shè)第五公設(shè)的疑問

但長期以來，人們一直對(duì)第五公設(shè)心存疑問。首先，第五公設(shè)相較于其他公設(shè)晦澀而難懂，許多人第一眼看上去并不了解這說的是什么。其次，即便稍稍弄明白了意思，數(shù)學(xué)家們也糾結(jié)于它的證明。但就是這樣一個(gè)小小的疑問，在今后的數(shù)學(xué)界卻掀起了巨大的波瀾。第五公設(shè)的簡化

因而蘇格蘭科學(xué)家普雷費(fèi)爾給出了它的等價(jià)命題：過直線外一點(diǎn)有且只有一條直線與已知直線平行，如何證明？第五公設(shè)的疑問但長期以來，人們一直對(duì)第非歐幾何發(fā)展的成熟期一是以俄國數(shù)學(xué)家羅巴切夫斯基為首的羅巴切夫斯基幾何學(xué)派一是以德國數(shù)學(xué)家黎曼為首的黎曼幾何學(xué)派非歐幾何發(fā)展的成熟期一是以俄國數(shù)學(xué)家羅巴切夫斯基為首的羅巴切羅氏幾何

羅巴切夫斯基首先否定了第五公設(shè)并得出了他的觀點(diǎn)：過已知直線外一點(diǎn)至少可以作兩條直線與已知直線平行。

在羅氏幾何中，三角形的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其內(nèi)角之和嚴(yán)格小于平角，不存在相似三角形。但最令人難以接受的是任意三角形的面積都是有界的。由此推導(dǎo)出的羅氏正弦定律、余弦定律甚至勾股定律都遠(yuǎn)復(fù)雜于歐式幾何。羅氏幾何羅巴切夫斯基首先否定了第五公設(shè)黎曼幾何

黎曼認(rèn)為：過直線外任意一點(diǎn)沒有一條直線與已知直線平行。在黎曼幾何中，得出了以下公設(shè)：任意兩條直線必相交；三角形內(nèi)角和大于180°。其證明是圍繞著一個(gè)球體進(jìn)行的。黎曼視該球體的一個(gè)大圓為非歐直線，則任意兩個(gè)大圓間必有至少兩個(gè)交點(diǎn)（大圓有限）。從這個(gè)意義上來說，的確，是不存在平行這個(gè)概念的。黎曼幾何黎曼認(rèn)為：過直線外任意一點(diǎn)

歐氏幾何、羅氏幾何、黎曼幾何是三種各有區(qū)別的幾何。這三種幾何各自的命題都構(gòu)成了一個(gè)嚴(yán)密的公理體系，各公理之間滿足和諧性、完備性和獨(dú)立性。因此這三種幾何都是正確的。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，歐式幾何是適用的；在宇宙空間中或原子核世界，羅氏幾何更符合客觀實(shí)際；在地球表面研究航海、航空等實(shí)際問題中，黎曼幾何更準(zhǔn)確一些。研究非歐幾何的發(fā)展歷程，對(duì)于數(shù)學(xué)的發(fā)展和人類的進(jìn)步有重大意義。

歐氏幾何、羅氏幾何、黎曼幾何的比較歐氏幾何、羅氏幾何、黎曼幾何的比較

文藝復(fù)興時(shí)期的幾何發(fā)展源于對(duì)宗教繪畫的更高追求。畫家在繪畫中對(duì)“同一物體的同一投影的不同截影有什么相同的性質(zhì)?”等問題產(chǎn)生了興趣,這導(dǎo)致了透視學(xué)的興起,即催生了射影幾何學(xué)。法國人德沙格在1639年發(fā)表了《試論錐面截一平面所得結(jié)果的初稿》,這本書也是將數(shù)學(xué)方法引用于解決透射問題的第一部發(fā)表的論著。另一位法國數(shù)學(xué)家帕斯卡1640年完成了《圓錐曲線論》,提出了射影幾何學(xué)中的帕斯卡定理。他們對(duì)射影幾何作出了突出的貢獻(xiàn),但他們局限于將這種幾何學(xué)作為歐氏幾何的一部分來研究。

文藝復(fù)興時(shí)期的幾何發(fā)展源于對(duì)宗教繪畫的更高追求。畫射影幾何的發(fā)展射影幾何的發(fā)展幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件第四十二回蘅蕪君蘭言解疑癖瀟湘子雅謔補(bǔ)余香

寶釵道：“我有一句公道話，你們聽聽．藕丫頭雖會(huì)畫，不過是幾筆寫意．如今畫這園子，非離了肚子里頭有幾幅丘壑的才能成畫．這園子卻是象畫兒一般，山石樹木，樓閣房屋，遠(yuǎn)近疏密，也不多，也不少，恰恰的是這樣．你就照樣兒往紙上一畫，是必不能討好的．這要看紙的地步遠(yuǎn)近，該多該少，分主分賓，該添的要添，該減的要減，該藏的要藏，該露的要露．這一起了稿子，再端詳斟酌，方成一幅圖樣．第二件，這些樓臺(tái)房舍，是必要用界劃的．一點(diǎn)不留神，欄桿也歪了，柱子也塌了，門窗也倒豎過來，階磯也離了縫，甚至于桌子擠到墻里去，花盆放在簾子上來，豈不倒成了一張笑`話'兒了．第三，要插人物，也要有疏密，有高低．衣折裙帶，手指足步，最是要緊，一筆不細(xì)，不是腫了手就是跏了腿，染臉?biāo)喊l(fā)倒是小事．依我看來竟難的很．如今一年的假也太多，一月的假也太少，竟給他半年的假，再派了寶兄弟幫著他．并不是為寶兄弟知道教著他畫，那就更誤了事，為的是有不知道的，或難安插的，寶兄弟好拿出去問問那會(huì)畫的相公，就容易了?！钡谒氖剞渴従m言解疑癖瀟湘子雅謔補(bǔ)余香射影幾何的進(jìn)一步研究

1822年,龐思列發(fā)表了《論圖形的射影性質(zhì)》,他在書中提出了兩條重要的原理,即“連續(xù)性原理”和“對(duì)偶原理”。與前輩們不同的是,他討論的問題不單單是在歐氏幾何的模式中進(jìn)行,而是一般性的問題。與此同時(shí),德國數(shù)學(xué)家普呂可和莫比烏斯開創(chuàng)了研究射影幾何的解析方法,即應(yīng)用代數(shù)的方法來推導(dǎo)對(duì)偶原理等射影幾何原理的成立。

史陶特在1847年出版的《位置幾何學(xué)》中用坐標(biāo)概念來重新定義交比,使射影幾何擺脫了長度等度量的限制。因此射影幾何比歐氏幾何更基本。在學(xué)者們的努力下,明確了歐氏幾何與非歐幾何都是射影幾何的特例。

射影幾何的進(jìn)一步研究1822年,龐思列發(fā)表

到了1850年前后，數(shù)學(xué)家們對(duì)于射影幾何與歐氏幾何在一般概念與方法上已做出了區(qū)別，但對(duì)這兩種幾何的邏輯關(guān)系仍不甚了了。即使是綜合派的著作中也依然在使用長度的概念，例如作為射影幾何中心概念之一的交比，就一直是用長度來定義的，但長度在射影變換下會(huì)發(fā)生改變，因而不是射影概念。到了1850年前后，數(shù)學(xué)家們對(duì)于射影幾幾何學(xué)的統(tǒng)一

非歐幾何的創(chuàng)立打破了長久以來人們認(rèn)為只有歐氏幾何的觀念。人們開始探尋能否在一般的條件下統(tǒng)一幾何學(xué)。

幾何學(xué)的統(tǒng)一

非歐幾何的創(chuàng)立打破了長久以來人們認(rèn)為只有歐幾何學(xué)的統(tǒng)一

1872年德國數(shù)學(xué)家克萊因在《艾兒朗根綱領(lǐng)》中提出了自己統(tǒng)一幾何學(xué)的基本構(gòu)想:“所謂幾何學(xué),就是研究幾何圖形對(duì)于某類變換群保持不變的性質(zhì)的學(xué)問,或者說任何一種幾何學(xué)只是研究與特定的變換群有關(guān)的不變量?！痹谒?希爾伯特為統(tǒng)一幾何學(xué)的提出了實(shí)施方法,即公理化方法。希爾伯特在他的《幾何基礎(chǔ)》中提出了包含20條公理的公理體系,并將它們分為五個(gè)組別。而且提出了選擇和組織公理系統(tǒng)的原則為相容性、獨(dú)立性、完備性。這樣組織的公理系統(tǒng)中,通過否定或者替換其中一條或者幾條公理,就能構(gòu)造出某一種幾何。這種公理系統(tǒng)透徹的闡述了幾何學(xué)的邏輯關(guān)系和包含內(nèi)容,完整的統(tǒng)一了幾何學(xué)。

幾何學(xué)的統(tǒng)一1872年德國數(shù)學(xué)家克萊因在《艾兒朗根綱領(lǐng)》近現(xiàn)代幾何學(xué)微分幾何微分幾何學(xué)是運(yùn)用數(shù)學(xué)分析的理論研究曲線或曲面在它一點(diǎn)領(lǐng)域的性質(zhì)，換句話說，微分幾何是研究一般的曲線或曲面在“小范圍”上的數(shù)學(xué)分支學(xué)科。1731年18歲的法國青年數(shù)學(xué)家克萊洛發(fā)表《關(guān)于雙重曲率曲線的研究》，開創(chuàng)了空間曲線理論，是建立微分幾何的重要一步。歐拉是微分幾何的重要奠基人。他早在1736年就引進(jìn)了平面曲線的內(nèi)在坐標(biāo)概念，即以曲線弧長作為曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)。近現(xiàn)代幾何學(xué)微分幾何拓?fù)鋵W(xué)拓?fù)鋵W(xué)研究幾何圖形的連續(xù)性質(zhì)，即在連續(xù)變形下保持不變的性質(zhì)（允許拉伸、扭曲，但不能割斷和粘合）。拓?fù)鋵W(xué)

拓?fù)渌芯康氖菐缀螆D形的那樣一些性質(zhì)，它們?cè)趫D形被彎曲、拉大、縮小或任意的變形下保持不變，只要在變形過程中既不使原來不同的點(diǎn)融化為同一個(gè)點(diǎn)，又不使新點(diǎn)產(chǎn)生。

換句話說，這種變換的條件是：在原來圖形的點(diǎn)與變化了的圖形的點(diǎn)之間存在一個(gè)一一對(duì)應(yīng)，并且鄰近的點(diǎn)變成鄰近的點(diǎn)。拓?fù)渌芯康氖菐缀螆D形的那樣一些性質(zhì)，

江澤涵，數(shù)學(xué)家，數(shù)學(xué)教育家。早年長期擔(dān)任北京大學(xué)數(shù)學(xué)系主任，為該系樹立了優(yōu)良的教學(xué)風(fēng)尚。致力于拓?fù)鋵W(xué)，特別是不動(dòng)點(diǎn)理論的研究，是我國拓?fù)鋵W(xué)研究的開拓者之一。江澤涵，數(shù)學(xué)家，數(shù)學(xué)教育家。早年長期擔(dān)任北京大學(xué)數(shù)學(xué)幾何學(xué)發(fā)展簡史講義課件王國?。兾鲙煼洞髮W(xué)原校長）王國?。?935.11.05～2013.12.16），男，漢族，陜西渭南縣人，1935年11月5日生于北京市。中國共產(chǎn)黨黨員，數(shù)學(xué)家，教育家，國家有突出貢獻(xiàn)專家，陜西師范大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院原教授，博士生導(dǎo)師。2013年12月16日19時(shí)30分，王國俊教授因病在中國陜西西安逝世，享年78歲。

王國俊在數(shù)學(xué)研究中的主要成果是在格上拓?fù)鋵W(xué)方面。研究內(nèi)容涉及一般拓?fù)?、格論、L-Fuzzy拓?fù)?，并且?chuàng)立了拓?fù)浞肿痈窭碚摗Ｍ鯂。兾鲙煼洞髮W(xué)原校長）四維時(shí)空

前不見古人，后不見來者。念天地之悠悠，獨(dú)愴然而涕下。唐·陳子昂：登幽州臺(tái)歌

四維時(shí)空1905年，愛因斯坦提出了狹義相對(duì)論，他認(rèn)為時(shí)間和空間應(yīng)該融合在一起，成為四維時(shí)空。相對(duì)性原理：物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律，同描述這些狀態(tài)變化時(shí)所參照的坐標(biāo)系究竟是用兩個(gè)在互相勻速移動(dòng)著的坐標(biāo)系中的哪一個(gè)并無關(guān)系。光速不變性原理：任何光線在“靜止的”坐標(biāo)系中都是以確定的速度c運(yùn)動(dòng)著，不管這道光線是由靜止的還是運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)射出來的?！?905年，愛因斯坦提出了狹義相對(duì)論，他認(rèn)為時(shí)間和空間應(yīng)該融

隨著狹義相對(duì)論的巨大成功，愛因斯坦在1915年又提出了廣義相對(duì)論，用來解釋引力的由來。以幾何語言建立而成的引力理論，統(tǒng)合了狹義相對(duì)論和牛頓的萬有引力定律，將引力改描述成因時(shí)空中的物質(zhì)與能量而彎曲的時(shí)空，以取代傳