盘点几何简史和主要概念 几何是什么意思

几何是算术最古老的数学分支之一 。它关注与图形的距离、形状、大小和相对位置相关的空间属性 。

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文章插图
一、几何简史
几何的发展分两个阶段:19世纪前和19世纪以后 。
在19世纪前,几何几乎完全专注于欧几里得几何,其中包括点、线、平面、距离、角度、曲面和曲线的概念作为基本概念 。
在19世纪,几项发现极大地扩大了几何学的范围,似乎可以在不引入任何矛盾的情况下开发没有平行假设的几何(非欧几里得几何) 。作为广义相对论基础的几何是非欧几何的一个著名应用 。
从那时起,几何的范围得到了极大的扩展,该领域被划分为许多依赖于基础方法的子领域——微分几何、代数几何、计算几何、代数拓扑、离散几何(也称为组合几何)等等 。
几何最初是为了模拟物理世界而开发的,它几乎应用于所有科学领域,也应用于与图形相关的艺术、建筑和其他活动 。几何学在显然不相关的数学领域也有应用 。例如,代数几何方法是怀尔斯证明费马大定理的基础,这个问题是用初等算术表述的,几个世纪以来一直没有得到解决 。
二、主要概念
【盘点几何简史和主要概念 几何是什么意思】以下是几何学中一些最重要的概念 。
1、公理
欧几里得在他的《几何原理》中采用了抽象的几何方法,是有史以来最有影响力的书籍之一 。欧几里得引入了某些公理或假设,表达了点、线和平面的主要或不言自明的性质 。他开始通过数学推理严格推导出其他性质 。欧几里得几何方法的特点是其严谨性,它已被称为公理几何或综合几何 。19 世纪初,非欧几何的发现引起了人们对这门学科的兴趣,在 20 世纪,希尔伯特采用公理推理试图提供现代几何基础 。
2、研究对象
1、点
点通常被认为是构建几何图形的基本对象 。它们可以由它们必须具有的属性来定义,如在欧几里得的定义中“没有部分的东西”,或在综合几何中 。在现代数学中,它们通常被定义为称为空间的集合的元素,它本身是公理定义的 。
通过这些现代定义,每个几何形状都被定义为一组点;在合成几何中情况并非如此,其中一条线是另一个基本对象,不被视为它通过的点的集合 。
然而,在现代几何学中,点不是原始对象,甚至没有点 。
2、线
欧几里得将一条线描述为“无限长度”,它“与自身上的点相等” 。在现代数学中,考虑到几何图形的多样性,线的概念与几何图形的描述方式密切相关 。例如,在解析几何中,平面中的线通常被定义为坐标满足给定线性方程的点集,但在更抽象的设置中,例如入射几何,线可能是独立对象,与位于其上的点集不同 。在微分几何中,测地线是对线概念的推广弯曲的空间 。
3、平面
在欧几里得几何中,平面是无限延伸的平面二维表面 。其他类型几何的定义是对其的概括 。平面用于几何的许多领域 。例如,可以将平面作为拓扑表面来研究,而无需参考距离或角度;它可以作为仿射空间进行研究,其中可以研究共线性和比率,但不能研究距离;可以使用复分析技术将其研究为复平面;等等 。
4、角度
欧几里得将平面角定义为在一个平面内,两条相交的直线彼此之间的倾角,并且彼此之间不成直线 。在现代术语中,角是由两条射线形成的图形,称为角的


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