歐幾裡得平面幾何體系的定義、公設和公理

2020-12-11 天樞苑

這一篇算是一個摘(ban)錄(yun)吧,內容全部來源於歐幾裡得所著《幾何原本》,希望對想要了解這些內容的朋友起到些許幫助,需要的話不妨收藏一下。

《幾何原本》封面,圖源:淘寶

下面給出歐幾裡得平面幾何體系中所用到的基本公理、公設、定義:

·定義

1.1 點:點不可以再分割成部分。

1.2 線:線是無寬度的長度。

1.3 線的兩端是點。

1.4 直線:直線是點沿著一定方向及其相反方向的無限平鋪。

1.5 面:面只有長度和寬度。

1.6 一個面的邊是線。

1.7 平面:平面是直線自身的均勻分布。

1.8 平面角:平面角是兩條線在一個平面內相交所形成的的傾斜度。

1.9 直線角:含有角的兩條線成一條直線時,其角成為直線角。(現代稱平角)

1.10 直角與垂線:一條直線與另一條直線相交所形成的兩鄰角相等,兩角皆稱為直角,其中一條稱為另一條的垂線。

1.11 鈍角:大於直角的角。

1.12 銳角:小於直角的角。

1.13 邊界:邊界是物體的邊緣。

1.14 圖形:是一個邊界或幾個邊界所圍成的。

1.15 圓:由一條線包圍著的平面圖形,其內有一點與這條線上任何一個點所連成的線段都相等。

1.16 這個點叫做圓心。

1.17 直徑是穿過圓心、端點在圓上的任意線段,該線段將圓分成兩等分。

1.18 半圓:是直徑與被它切割的圓弧圍成的圖形。半圓的圓心與原圓圓心相同。

1.19 直線圖形是由線段首尾順次相接圍成的。三角形是由三條線段圍成的,四邊形是有四條線段圍成的,多邊形是由四條以上的線段圍成的。

1.20 三角形中,三條邊相等的稱等邊三角形,兩條邊相等的稱等腰三角形,各邊都不相等的稱不等邊三角形。

1.21 三角形中,有一個角為直角的是直角三角形;有一個鈍角的稱鈍角三角形;三個角都為銳角的稱銳角三角形。

1.22 四邊形中,四條邊相等並四個角為直角的稱正方形;四角為直角,但邊不完全相等的為正方形(也叫矩形);四邊相等,角不是直角的為菱形;兩組對邊、兩組對角分別相等的為平行四邊形;一組對邊平行,另一組對邊不平行的稱為梯形。

1.23 平行直線:在同一個平面內向兩端無限延長不能相交的直線。

·公設

1.1 過現點可以作一條直線。

1.2 直線可以向兩端無限延伸。

1.3 以定點為圓心及定長的線段為半徑可以作圓。

1.4 凡直角都相等。

1.5 同平面內一條直線和另外兩條直線相交,若在直線同側的兩個內角和小於180°,則這兩條直線經無限延長後在這一側一定相交。

·公理

1.1 等於同量的量彼此相等。

1.2 等量加等量,其和仍相等。

1.3 等量減等量,其差仍相等。

1.4 彼此能夠重合的物體是全等的。

1.5 整體大於部分。

歐幾裡得,圖源:百度

《原本》中整個平面幾何卷各個命題的證明都是基於以上定義、公設、公理給出的。歐幾裡得開創了公理化證明數學命題的先河,通過最基礎的定義、公設、公理,可以構建極其龐大的體系。對我們學習初等幾何來說,適當去了解《原本》,學習和體會其中詳盡嚴謹的證明過程可以說是十分適合了。當然,數學經過兩千年的發展和整合,在許多代數學家的努力之下,嚴謹而自洽的公理化體系日趨完善,再來回看《原本》,自然會發現一些不當,不過這並不會影響我們的閱讀。

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