歐幾里得幾何- 維基百科
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數學上,歐幾里得幾何是二維平面和三維空間中的幾何,基於點線面公設。
數學家也用這一術語表示具有相似性質的高維幾何。
其中公設五又稱之為平行公設(Parallel Axiom ...
歐幾里得幾何
按照歐幾里得的《幾何原本》構造的幾何學
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歐幾里得幾何指按照歐幾里得的《幾何原本》構造的幾何學。
歐幾里得
歐幾里得幾何有時就指二維平面上的幾何,即平面幾何,本文主要描述平面幾何。
三維空間的歐幾里得幾何通常叫做立體幾何,高維的情形請參看歐幾里得空間。
數學上,歐幾里得幾何是二維平面和三維空間中的幾何,基於點線面公設。
數學家也用這一術語表示具有相似性質的高維幾何。
其中公設五又稱之為平行公設(ParallelAxiom),敘述比較複雜,這個公設衍生出「三角形內角和等於一百八十度」的定理。
在高斯(F.Gauss,1777年—1855年)的時代,公設五就備受質疑,俄羅斯數學家羅巴切夫斯基(NikolayIvanovitchLobachevski)、匈牙利數學家波約(Bolyai)闡明第五公設只是公理系統的一種可能選擇,並非必然的幾何真理,也就是「三角形內角和不一定等於一百八十度」,從而發現非歐幾里得的幾何學,即非歐幾何(non-Euclideangeometry)。
目次
1公理描述
2現代方法
3經典定理
4參見
公理描述編輯
歐幾里得證明的要素,由於一個正三角形的存在必須包含每個線段,包含ΑΒΓ等邊三角形的構成,是由Α和Β兩點,畫出圓Δ與圓Ε,並且交叉於第三點Γ上。
歐幾里得幾何的傳統描述是一個公理系統,通過有限的公理來證明所有的真命題。
歐幾里得平面幾何的五條公理(公設)是:
從一點向另一點可以引一條直線。
任意線段能無限延伸成一條直線。
給定任意線段,可以以其一個端點作為圓心,該線段作為半徑作一個圓。
所有直角都相等。
若兩條直線都與第三條直線相交,並且在同一邊的內角之和小於兩個直角,則這兩條直線在這一邊必定相交。
第五條公理稱為平行公理(平行公設),可以導出下述命題:
“
通過一個不在直線上的點,有且僅有一條不與該直線相交的直線。
”
平行公理並不像其他公理那麼顯然。
許多幾何學家嘗試用其他公理來證明這條公理,但都沒有成功。
19世紀,通過構造非歐幾里得幾何,說明平行公理是不能被證明的(若從上述公理體系中去掉平行公理,則可以得到更一般的幾何,即絕對幾何(英語:Absolutegeometry))。
從另一方面講,歐幾里得幾何的五條公理(公設)並不完備。
例如,該幾何中的定理:在任意直線段上可作一等邊三角形。
他用通常的方法進行構造:以線段為半徑,分別以線段的兩個端點為圓心作圓,將兩個圓的交點作為三角形的第三個頂點。
然而,他的公理並不保證這兩個圓必定相交。
[來源請求]因此,許多公理系統的修訂版本被提出,其中有希爾伯特公理系統(英語:Hilbert'saxioms)。
歐幾里得還提出了五個一般概念,也可以作為公理。
當然,之後他還使用量的其他性質。
與同一事物相等的事物相等。
相等的事物加上相等的事物仍然相等。
相等的事物減去相等的事物仍然相等。
一個事物與另一事物重合,則它們相等。
整體大於局部。
現代方法編輯
如今,歐幾里得幾何的構造通常不是通過公理化方法,而是通過解析幾何。
通過這種方法,可以像證明定理一樣證明歐幾里得幾何(或非歐幾里得幾何)中的公理。
這一方法沒有公理方法那麼漂亮,但絕對簡練。
構造首先,定義點的集合為實數對
(
x
,
y
)
{\displaystyle(x,y)}
的集合。
給定兩個點
P
=
(
x
,
y
)
{\displaystyleP=(x,y)}
和
Q
=
(
z
,
t
)
{\displaystyleQ=(z,t)}
,定義距離:
|
P
Q
|
=
(
x
−
z
)
2
+
(
y
−
t
)
2
{\displaystyle|PQ|={\sqrt{(x-z)^{2}+(y-t)^{2}}}}
.這就是歐幾里得度量。
所有其他概念,如直線、角、圓可以通過作為實數對的點和之間的距離來定義。
例如通過點
P
{\displaystyleP}
和
Q
{\displaystyleQ}
的直線可以定義成點的集合
A
{\displaystyleA}
滿足
|
P
Q
|
=
|
P
A
|
+
|
A
Q
|
{\displaystyle|PQ|=|PA|+|AQ|}
或
|
P
Q
|
=
±
(
|
P
A
|
−
|
A
Q
|
)
{\displaystyle|PQ|=\pm(|PA|-|AQ|)}
。
經典定理編輯
塞瓦定理
梅涅勞斯定理
托勒密定理
海倫公式
九點圓
勾股定理
蝴蝶定理參見編輯
幾何學主題
非歐幾里得幾何
雙曲幾何
橢圓幾何
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