学习笔记|欧氏几何

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darkpard 发表于 2021/08/29 22:03:22 2021/08/29
【摘要】 1. 基本信息欧氏几何是欧几里德几何的简称,源于公元前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(公设),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。按所讨论的图形在平面上或空间中,又分别称为“平面几何”与“立体几何”。欧氏几何的基本内容是23个定义、5条几何公理和5条一般公理,其他定理均可以10条定理推导而来。2. 定...

1. 基本信息

欧氏几何是欧几里德几何的简称,源于公元前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(公设),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。按所讨论的图形在平面上或空间中,又分别称为“平面几何”与“立体几何”。
欧氏几何的基本内容是23个定义、5条几何公理和5条一般公理,其他定理均可以10条定理推导而来。

2. 定义体系

  1. 点:不可再分割的部分;
  2. 线:无宽度的长度;
  3. 线的两端是点;
  4. 直线:点沿着一定方向及其相反方向无限平铺;
  5. 面:面只有长度和宽度;
  6. 一个面的边是线;
  7. 平面:平面是直线自身的均匀分布;
  8. 平面角:平面角是两条线在一个平面内相交所形成的倾斜度;
  9. 直线角:含有角的两条线成一条直线时,其角称为直线角(平角);
  10. 直角与垂线:一条直线与另一条直线相交所形成的两邻角相等,两角皆称为直角,其中一条线称为另一条的垂线;
  11. 钝角:大于直角的角;
  12. 锐角:小于直角的角;
  13. 边界:物体的边缘;
  14. 图像:由一个边界或多个边界所包围成的;
  15. 圆:由一条线包围着的平面图像,期内有一点与这条线上任何一点所连成的线段都相等;
  16. 这个点叫圆心;
  17. 直径是穿过圆心,端点在圆上的任意线段,该线段将圆分成两等份;
  18. 半圆:直径与被切割的圆弧围成的图形。半圆的圆心与圆的圆心相同;
  19. 直线图形是由线段首尾相接围成的。三角形是由三条线段围成的,四边形是由四条线段围成的,多边形是由四条以上线段围成的;
  20. 三角形中,三条边相等的称等边三角形,两条边相等的称等腰三角形,各边都不相等的称不等边三角形;
  21. 三角形中,有一个角是直角的是直角三角形,有一个角是钝角的是钝角三角形,三个角都是锐角的是锐角三角形;
  22. 四边形中,四条边相等并且四个角为直角的称为正方形,四角为直角但边不完全相等的为长方形,四边相等角不是直角的为菱形,两组对边、两组对角分别相等的为平行四边形,一组对边平行另一组对边不平行的为梯形;
  23. 平行直线:在同一平面内向两端无限延长不能相交的直线。

3. 公理系统

3.1. 几何公理

欧氏几何的五条几何公理分别是:

  1. 任意两个点可以通过一条直线连接。
  2. 任意线段能无限延长成一条直线。
  3. 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。
  4. 所有直角都相等。
  5. 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。
    第5公司又称平行公理,它等价于:在一平面内,过直线外一点,可作且只可作一直线跟此直线平行。

3.2. 一般公理

  1. 跟同一个量相等的两个量相等(等量代换公理);
  2. 等量加等量,其和相等(等量加法公理);
  3. 等量减等量,其差相等(等量减法公理);
  4. 完全叠合的两个图形是相等的(移形叠合公理);
  5. 全量大于分量(全量大于分量公理)。

设a, b, c, d⊂R(可参见学习笔记|实数域)且大于0,上述1、2、3、5一般公理可表述为:

  1. 若a=c且b=c,则a=b;
  2. 若a=b且c=d,则a+b=c+d;
  3. 若a=b且c=d,则a-b=c-d;
  4. a+b>a。

参考文献:

【1】https://baike.baidu.com/item/%E6%AC%A7%E5%87%A0%E9%87%8C%E5%BE%97%E5%87%A0%E4%BD%95/3068940?fromtitle=%E6%AC%A7%E6%B0%8F%E5%87%A0%E4%BD%95&fromid=2650993&fr=aladdin
【2】https://baike.baidu.com/item/%E6%AC%A7%E6%B0%8F%E5%87%A0%E4%BD%95%E5%85%AC%E7%90%86/8364574?fr=aladdin
【3】https://www.pinlue.com/article/2019/10/1017/539698857624.html

注:内容摘自各参考文献,有拼接改动

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