从古典几何到现代几何概要
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几何发展史简要概括几何学的发展史是一个漫长而丰富多彩的过程,它伴随着人类文明的发展,不断推动着人类对自然界和宇宙的认识。
以下是几何学发展史的简要概括:1. 早期几何学:早在公元前7世纪,古希腊的数学家们就开始研究几何学。
其中,欧几里德被认为是几何学的奠基人,他的《几何原本》一书成为了数学史上的经典之作。
在这个时期,几何学主要关注平面上图形的性质和度量,如长度、角度、面积等。
2. 解析几何学:到了17世纪,笛卡尔引入了坐标系的概念,将几何图形与代数方程结合起来,从而开创了解析几何学的新纪元。
解析几何学的出现,使得几何学的研究范围从平面扩展到了空间,同时也使得代数和几何在理论上得到了统一。
3. 微分几何学:在19世纪,高斯提出了微分几何学,将几何学的研究重点放在了曲面上。
微分几何学的研究对象包括曲线、曲面以及它们之间的变化和性质。
在这个时期,几何学的研究方法也得到了极大的发展,如微积分、线性代数等数学工具的引入,使得几何学的研究更加深入和广泛。
4. 拓扑学:拓扑学是几何学的一个重要分支,它研究的是图形在连续变形下保持不变的性质。
拓扑学的研究范围非常广泛,包括图形的连通性、紧致性、同胚性等方面。
在20世纪初,随着数学的发展和各学科之间的交叉融合,拓扑学逐渐成为了一个独立的数学分支。
5. 现代几何学:进入20世纪以后,几何学的发展更加多元化和深入。
在这个时期,出现了许多新的几何学分支,如纤维丛几何、黎曼几何、辛几何等。
这些分支的出现,使得几何学的研究范围更加广泛,同时也推动了数学和其他学科的发展。
总的来说,几何学的发展史是一个不断开拓、不断创新的过程。
在这个过程中,许多杰出的数学家们为几何学的发展做出了卓越的贡献。
他们的思想和成果不仅推动了数学的发展,也对其他学科产生了深远的影响。
今天,几何学已经成为一个庞大而复杂的学科体系,它将继续引领着人类对自然界和宇宙的认识和理解。
解析几何的发展简史解析几何学是数学的一个分支,研究点、线、面及其相互关系的形状和性质。
它起源于古代文明,随着时间的推移,逐渐发展成为现代数学的一部分。
下面是解析几何发展的简史。
古代:解析几何的起源可追溯到古埃及和古希腊时期。
古埃及人以地理测量和土地标记为目的,开始研究几何学。
而在古希腊,数学家毕达哥拉斯和欧几里得作出了关于点、线和面的基本定义和公理,为几何学建立了坚实的基础。
17世纪:解析几何在17世纪得到了重要的发展。
法国数学家笛卡尔提出了坐标系,将代数与几何学相结合,从而建立了现代解析几何的基础。
笛卡尔坐标系将点的位置通过坐标表示,使得几何问题可以转化为代数方程。
这为后来的数学家们提供了研究平面和空间中几何图形的新方法。
19世纪:19世纪是解析几何学发展的黄金时代。
法国数学家拉格朗日和欧拉等人进一步发展了解析几何的方法和理论。
此外,高斯、黎曼和庞加莱等数学家的研究推动了解析几何学的进一步发展。
他们建立了非欧几何学,推翻了欧几里得几何学的一些公理,为后来的几何学发展开辟了新的方向。
20世纪:20世纪是几何学发展的一个重要时期。
在这一时期,解析几何研究的焦点逐渐从平面和空间的几何图形转向了更抽象的代数和拓扑几何。
19世纪末和20世纪初,法国数学家庞加莱提出了拓扑学的概念,这是一种研究几何形状变化的新方法。
庞加莱的工作对后来拓扑学的发展产生了重要影响。
当代:在当代,随着计算机技术的发展,解析几何学得到了进一步发展和应用。
计算机辅助几何设计(CAGD)是解析几何的一个重要应用领域,它将几何形状的描述和计算机图形学相结合,用于工程设计、制造和动画等领域。
总结起来,解析几何经历了几个重要的发展阶段。
古代时期几何学的基本概念和公理得到确立;17世纪随着笛卡尔坐标系的引入,解析几何开始研究代数与几何的关系;19世纪期间,非欧几何学和拓扑学的发展对解析几何的发展起到了重要作用;20世纪以来,解析几何进一步发展和应用于计算机技术。
几何学的发展历程几何学的发展史几何学研究的主要内容,为讨论不同图型的各类性质,它可说是与人类生活最密不可分的.远自巴比伦,埃及时代,人们已知道利用一些图的性质来丈量土地,划分田园.但是并没有把它当作一门独立的学问来看,只把它当作人类生活中的一些基本常识而已.真正认真去研究它,则是从古希腊时代才开始的.所以由此,我们约略的将几何学的发展,分为下列几个方向:古希腊的几何学解析几何投影几何非欧几何微分几何几何的公理化古希腊的几何学的发展1. 发展阶段2. 古希腊几何发展的原因3. 欧基里德的贡献———介绍"Elements"4. 阿基米德的贡献5. 阿波罗尼阿斯的贡献6. 古希腊几何学中的著名问题(1)方圆问题(2)倍积问题(3)三等分角问题(4)平行公设7. 影响数学发展的人物8. 古希腊数学衰退的原因9. 与几何学有关的应用科学10.古希腊数学的批判1. 发展阶段:古希腊所发展的几何学是所有近代数学的原动力.若要了解整个数学的架构,必定要先了解古希腊几何学的发展.我们可将其分为三个阶段:(1)启蒙期:主要人物有泰利斯(Thales),毕达哥拉斯(Pythagoras),尤多沙斯(Eadoxus).泰利斯:为古希腊天文学与几何学之父,他曾正确的预测日蚀的时间.他开始对一些几何图形做有系统的研究.毕达哥拉斯(毕式学派):首创集体创作,称为毕式学派.也是一位音乐家,发明毕式音阶.毕式定理为几何学中的重要定理.这个学派认为"数"是宇宙万物的基础.C,尤多拉斯:创立穷尽法(exhaustion method),所谓穷尽法就是"无穷的逼近"的观念,主要构想是为了求取圆周率π的近似值.所予理论上说尤多拉斯是微积分的开山祖师.尤多拉斯的另一贡献,为对比例问题做有系统的研究(2)巅峰期:重要人物有:欧基里德(Euclid)阿基米德(Archimedes)阿波罗尼阿斯(Apollonoius)欧基里德:他将一些前人对数学的结果,加以整理,写成"Elements"这本书(中译为几何原本).这本书是有史以来第一本数学教科书,也是最畅销的.在往后数学的每一分支都是由这本书出发的.目前初中所学的平面几何学,内容仍以"Elements"这本书为主.这本书的详细内容,将在后面单独介绍.这本书的另一优点为浅显易读(readable).欧基里德本身并没有什麼重大的数学突破,它是一个数学的集大成者.这本书直到明朝中叶以后才传人中国.阿基米德:生於西西里岛,曾留学埃及亚历山大城.是有史以来三大数学家之一,发明不计其数,以后我们将单独介绍他及他的贡献.阿波罗尼阿斯:与阿基米德同一时代.最大一贡献是对於圆锥曲线的研究,这对於以后的解析几何,以至於微积分的发明有直接的影响.圆锥曲线的应用,直到16世纪才由刻卜勒加以发扬光大.(3)衰退期:自阿基米德及阿波罗尼阿斯之后,希腊数学已渐渐走入衰退期.在这中间,仍有几位值得一提的人物.托勒密:将三角函数发扬光大,并由此将天文学炒热.帕布斯:可说是末代时期的代表人物.2.古希腊几何发展的原因:我们不禁要问:为什麼古希腊会发展出这麼伟大的一些数学结果,是什麼原动力使他们如此在希腊以前的各支文明,都把大自然看成是无秩序的,神秘的,多元的,可怕的.自然的现象均为神控制.人的生活和运气都是神的意志决定.但是希腊文明期,知识份子对自然摆出一种新的姿势,也就是理智的,评价的,现实的,他们主张自然界是有秩序的依照某一公式而表现其作用.人类不仅能研究自然的法则,甚至预言什麼事情将发生.毕学派首先提出下列观念:"将神秘性,不确定性从自然活动中抹去,并将表面看似纷乱不堪的自然现象,重新整理成可理解的次序和型式,并决定性的关键就在於数学的应用."继承毕式学派观念的就是柏拉图: 柏拉图主张:"只有循数学一途,才能了解实体世界的真面目,而科学之成为科学,在於它含有数学的份."就是因为希腊时代的一些学者对於自然的这种看法和确立了依循数学研究自然的做法,给食腊时代本身及后来世世代代的数学创见提供了莫大的诱因.而在数学的领域中,几何学是最接近实际的描述.对希腊人而言,几何学的原则是宇宙结构的具体表现,本身正一门实际空间的科学.几何学就是数学,研究的中心.3.欧基里德的贡献:"Elements"这本书共有13册,其内容为:(1)1-6册:平面几何学,它是以下列五大公设为基础:a,任二点之间可作一直线.b,直线可以任意延长.c,可以以任意点为圆心,任意长为半径,画出一圆.d,直角皆相等.e,平行公设.以研究下列性质:三角形的性质—全等,相似,等等.平行线的性质—内错角,同位角.毕式定理.圆的性质 - 内接圆,外切圆.比例的问题.平行四边形的性质.(2)7,8,9册:整数论讨论奇数,偶数,质数的问题,另外也讨论了穷尽法的应用.(3)11,12,13册:立体几何讨论角锥,圆锥,圆柱等性质,也提到了穷尽法的应用.(4)第10册:不可测问题类似无理数的性质.这本书的最大的特色就是:它只引用了几个简单的假设,再根据这些假设,推导出一连串的定理,最后变成一套完整的理论,在因果之间确立了严密的逻辑推理,由此确立了数学为一门演绎的科学.这本书也有一些缺点,而事实上这些缺点,就是使日后数学发扬光大的原动力.举例来说,在第五个(平行公设)中,有无数的数学家在这假设上打转,最后终於在19世纪造就了非欧式几何学,而直接产生了爱因斯坦的相对论."Elements"为第一部成型的数学著作.数学之基本概念,证明模式,定理布局的逻辑性,都经由研读它而得以通晓.欧基里德的其他著作:锥线(Conics)它的内容是阿罗尼阿斯的"圆锥曲线"骨架.现象讨论天文学的问题.4.阿基米德的贡献:阿基米德在西元前287年生於西西里岛的西那库斯,他在亚力山大城求学. 他治学的态度是从一些简单的公理出发,再用无懈可击的逻辑导出其他的定理,把物理及数学联合起来一起叙述,他算是第一人,因此我们也可以称他为物理学之父,他是第一个有科学精神的工程师,他找一般性的原理,然后用到特殊的工程问题上.他最重要的贡献是将"穷尽法"发扬光大,它已经将等於这个观念跨向"任意趋近於"的观念,而这已经跨进近代微积分的领域,他曾用穷尽法算π的近似值,得到:3.1408<π<3.142858阿基米德创立了流体静力学(浮力原理是最重要的结果),同时发现的杠杆原理,所以可以把他视为一个工艺学家(美劳专家).阿基米德的去世,可代表著希腊数学开始衰退的起点,我们到后面会专门讨论衰败的原因.阿基米德著作的一个缺点是内容非常难懂,不具可读性的特性,所以未能像Element这本书流传这样广.顺便一提的是,在1906年时在土耳其,发现了一本当年阿基米德的著作"The Method",在当时引起一阵轰动.5.阿波罗尼阿斯的贡献:他居住亚力山大,与阿基米德同一时期.他主要的研究对象是圆锥曲线,在他之前也有一些零星的结果,但是由他开始对圆锥曲线作严密的定义与讨论.由几何学的观点来看,它所著的"圆锥曲线"这本书可说是古希腊几何学的巅峰.这本书计有八册,共有487个项目.其真正的实用性,直到16世纪才被发扬.事实上,在这以后,任何时期的数学家在启蒙入门时大概都是靠欧基里德的"Element"与阿波罗尼阿斯的"圆锥曲线"起家的.6.希腊数学中的著名问题:所谓的问题,就是只能用圆规与没有刻度的直尺之下,是否可以解决下列问题:方圆问题:是否能将一个已知的圆,变成一个正方形,而使得两者面积相等这个问题在由尤多拉斯时代,就有许多人在这方面的研究,直到十九世纪才证明其为不可能,但是研究期间,已经另外产生了许多数学的分支.倍积问题:对一个已知的正立方体,长,宽,高应该扩大,才可使新的立方体为原来立方体体积的两倍.等分角问题:对任意的一个角,如何将其三等分.问题2,3到十九世纪才被解决,证明为不可能.平行公设:有人认为平行公设不为一公设,所以有人将平行公设这个去除,结果造出一套新的几何学出来,而又不会违背原来的欧式几何,这也就是非欧几何学.也就是爱因斯坦相对论的基础.也许有人认为希腊人不切实际,这三个问题在当时,可说完全无实用性,只可说是一些有闲阶级的人磨练脑力之用.但是就是因为有那麼多人投下心力去研究,才会间接带动几何学研究的风潮.而因此产生以后数学蓬勃的发展.7.对数学发展有影响力的人物(1)亚力山大大帝(2)托勒密王朝:建立了亚力山大城,并建立了亚力山大图书馆,为世界当时最大图书馆.在这个图书馆中,产生了许多有影响力的学者.(阿基米德等人) Hiero国王:为西西里岛国王,阿基米德的直接赞助者.苏格拉底,柏拉图,亚里斯多德.克利奥派翠亚(埃及艳后)托勒密王朝的末代人物,亚力山大图书馆的第一次大火,就因它而起.(第一认浩劫).基督教领袖与 *** 领袖:对希腊数学作第二次与第三次摧毁的主要角色.8.希腊数学的衰退在阿基米德,阿波罗尼阿斯等人之后,希腊数学开始衰退,以后我们将讨论它所遭受的灾难:第一次浩劫:罗马人的来临,使得希腊数学遭到破坏.罗马人都很实际,他们设计完成很多工程,但是却拒绝去深思用的原理.罗马的皇帝也不热衷的支持数学家.希腊在公元前十四世纪完全被罗马征服.当时托勒密王朝的末代君主为克利奥派翠亚(埃及艳后)与凯撒很好,凯撒为了帮助她与她的兄弟的纷争,放火烧了亚力山大港的战舰,结果大火无法控制,将亚力山大图书馆也烧掉了.大概有数以百万计的图书及手稿全部付之一炬,造成重大损伤.这一次损伤,耗了希腊数学不少元气.第二次浩劫:基督教的兴起,使得希腊数学面临第二次浩劫.因为他们反对教会外的研究,并且嘲弄数学,天文学及物理学.基督徒被迫禁止参与希腊研究,以防止受到污染.所以又有成千上万的希腊书被毁.第三次浩劫:*** 徒征服亚力山大城后连最后的一些图书都被烧掉,当时的 *** 征服有一句话说:若是这些书的内容在可兰经中已有,则我们不必去读它.若在可兰经中没有则更不应该去读它,所以全部图书付之一炬.残余的部份:此时,一些学者都移居君士坦丁堡,寄托於东罗马帝国之下,虽然仍感到基督徒的不友好气氛,但是总是较安全,使得知识的库存又慢慢增加,直到14世纪文艺复兴时才又再发扬光大.9.与几何学有关的科学天文学:对希腊人而言,几何学的原则是宇宙空间的具体表现,所以几乎每个数学家都曾在天文学上下过功夫.事实上,三角学的发明,就是要研究天文学而发展出来的技术.有许多数学家都曾设计过天体间星球运行的模型.当时流行的有日心识菟地心说,日心说由阿里斯塔克提出(他是亚力山大城第一位伟大的天文学家),但是当时反对的人很多.地心说由托勒密提出来的.这个学说直到16世纪时才被推翻.在托勒密的时代,也就是天文学发展最巅峰的时期.另一位伟大的天文学家是阿波罗尼阿斯,他以数量的观点来描述过星球运动,这已接近18世纪时天文学的研究领域.托勒密的Almagest为经典之作.另外,中国的历代数学家在几何在也作出了不小的贡献,单列如下:中国几何发展史自明朝后期(十六世纪)欧几里得"几何原本"中文译本一部分出版之前,中国的几何早已在独立发展着。
几何学的发展简史引言几何学是数学中的一个分支学科,研究空间与图形的形状、属性、关系以及变化规律。
几何学的发展可以追溯到古代文明时期,而随着人类知识和科技的进步,几何学不断演化和发展,推动了人类对于空间和形状的深入认识并为其他学科的发展奠定了基础。
本文将简要介绍几何学的发展历程,从古代几何学到现代几何学的演进过程。
古代几何学古代几何学的奠基人可以追溯到古埃及和古希腊时期。
埃及人在建筑、土地测量等方面的需要推动了他们对几何学的研究。
而古希腊的数学家毕达哥拉斯开创了几何学中的代数方法,将几何问题与代数问题相结合,为后来几何学的发展奠定了基础。
另外,古希腊的数学家欧几里得在公元前3世纪出版的《几何原本》一书中,系统地总结了当时的几何学知识,成为几何学发展的重要里程碑。
欧几里得几何学欧几里得几何学,也被称为传统几何学,在古代几何学中占据着重要的地位。
这种几何学以欧几里得《几何原本》为基础,通过一系列的公理、定义和推理定理,研究了平面和空间中的点、线、面以及它们的性质和关系。
欧几里得几何学的基本思想是使用逻辑推理和证明,从一些基本事实出发,逐步推导出更复杂的命题,形成完备的理论体系。
这种几何学体系在欧洲的教育中广泛应用,直到现代几何学的出现。
非欧几何学的出现19世纪,随着数学思想的发展和对几何学的深入研究,人们开始思考是否存在其他几何学体系。
1830年,俄国数学家罗巴切夫斯基提出了一种与欧几里得几何相悖的几何体系,被称为非欧几何学。
非欧几何学在这个体系中放宽了欧几里得几何学中的一些公理,并提出了一些与传统几何学相矛盾的概念和命题。
尽管这种几何学体系与直觉和日常经验相悖,但它引发了对几何学基础的深入思考,并推动了几何学的发展。
现代几何学的发展随着数学和科学的发展,几何学逐渐从传统的几何学中解放出来,形成了更加抽象和广义的几何学研究方向。
例如,19世纪末至20世纪初,德国数学家大卫·希尔伯特提出了公理化几何学的概念,通过精确的公理系统建立了几何学的基础。
几何学的历史演变与现代应用几何学是研究空间和形状的学科,它在人类发展的不同阶段有着重要的演变和应用。
本文将通过对几何学的历史追溯和现代应用的讨论,探索几何学对人类社会和科学的贡献。
1. 古代几何学的兴起在几千年前的古代,几何学的发展与土地测量和建筑等实际需求密切相关。
古代埃及人用几何学来绘制土地图和计算土地面积,希腊人则把几何学作为一门哲学研究,推动了几何学的发展。
希腊几何学家欧几里得所著的《几何原本》是几何学的经典之作,其中包含了许多基本概念和性质的证明,奠定了几何学的基础。
2. 几何学的发展与数学的关联从古代到中世纪,几何学逐渐与数学建立了紧密的关系。
几何学成为了数学研究的重要分支之一,并且为后来的代数几何学和解析几何学等学科的出现奠定了基础。
数学家笛卡尔的坐标几何学的提出,使得几何学的研究更加精确和可计算,进一步推动了几何学的发展。
3. 几何学在现代科学中的应用随着科学技术的进步,几何学在现代社会和各个学科中发挥着重要的作用。
以下是几何学在不同领域的应用示例:- 物理学中的几何学应用:几何学被广泛应用于描述和研究物体的运动轨迹、力的作用和电磁波的传播,为物理学研究提供了关键的数学工具和模型。
- 工程学中的几何学应用:在建筑设计、道路规划和土地开发等方面,几何学被用来计算和绘制建筑物和道路的形状、尺寸以及地理位置关系。
- 计算机图形学中的几何学应用:计算机图形学使用几何学的原理和算法,实现了二维和三维图像的生成、变换和渲染,为电影、游戏和虚拟现实等领域提供了视觉效果。
- 地理信息系统中的几何学应用:地理信息系统利用几何学的空间分析能力,处理和分析地理数据,支持城市规划、气象预测和环境保护等方面的决策和应用。
4. 几何学的未来发展随着科技和人类社会的不断进步,几何学在各个领域中的应用将进一步扩展和深化。
例如,在人工智能和机器学习领域,几何学的方法能够用于数据处理和特征提取,提升算法的性能和效果。
演变从几何学到代数学演变从几何学到代数学是数学发展的重要里程碑。
几何学和代数学作为数学的两大分支,在不同的历史阶段发挥了重要的作用,并相互影响、交织发展。
本文将探讨几何学和代数学的起源、演变以及二者之间的联系与转变。
一、几何学的起源与演变几何学是研究空间形状、大小、相对位置以及其中所存在的规律的学科。
它的起源可以追溯到古代,最早的几何学成果可追溯至古巴比伦和古埃及的文明。
在古希腊,几何学得到了飞速发展,欧几里得的著作《几何原本》成为了古典几何学的基础。
随着时间的推移,几何学逐渐发展完善,欧几里得几何成为几何学的典范。
然而,几何学的局限性也逐渐显现出来。
在解决一些复杂问题时,几何学方法不再有效,这也为代数学的兴起提供了契机。
二、代数学的起源与演变代数学是研究数和符号间关系的学科。
代数学的起源可以追溯到古希腊时期的数论研究,如毕达哥拉斯学派的工作。
然而,真正将代数学发展成为独立学科的奠基者是古希腊数学家丢番图。
丢番图创造了代数学的基本概念和方法,他将几何问题转化为代数问题,从而开辟了代数学的大门。
后来,代数学经历了不断发展和完善,尤其在阿拉伯世界和文艺复兴时期的欧洲,代数学得到了极大地推广和应用。
三、几何学与代数学的联系与转变几何学和代数学在现代数学中的联系变得越来越密切。
早期,几何学和代数学是独立的学科,各自发展,但随着数学研究的深入,二者相互渗透,相互促进。
代数学的符号运算可以使几何问题转化为代数问题,通过代数方程的求解来解决几何问题。
同时,几何图形的表示和构造也为代数学提供了直观的图像化思维。
近代,几何学和代数学的融合更加深入。
在19世纪,非欧几何的出现将几何学的基本假设推翻,同时出现了矢量代数和矩阵代数等新的数学分支,这些分支深刻地改变了几何学与代数学的关系。
随着时代的演进,几何学和代数学的联系变得更为紧密。
在现代数学中,几何学的研究需要运用代数学的方法,而代数学的理论也需要几何直观的支持。
第一部分 几何学发展概述第一章 几何学发展简史几何学是数学中最古老的一门分科.最初的几何知识是从人们对形的直觉中萌发出来的。
史前人大概首先是从自然界本身提取几何形式,并且在器皿制作、建筑设计及绘画装饰中加以再现。
图1-1所示图片显示了早期人类的几何兴趣,不止是对圆、三角形、正方形等一系列几何形状的认识,而且还有对全等、相似、对称等几何性质的运用。
根据古希腊学者希罗多德的研究,几何学起源于古埃及尼罗河泛滥后为整修土地而产生的测量法,它的外国语名称geometry 就是由geo (土地)与metry (测量)组成的。
古埃及有专门人员负责测量事务,这些人被称为“司绳”。
古代印度几何学的起源则与宗教实践密切相关,公元前8世纪至5世纪形成的所谓“绳法经”,就是关于祭坛与寺庙建造中的几何问题及求解法则的记载.中国最早的数学经典《周髀算经》事实上是一部讨论西周初年天文测量中所用数学方法的著作,其中第一章叙述了西周开国时期(约公元前1000年)周公姬旦同商高的问答,讨论用矩测量的方法,得出了著名的勾股定理,并举出了“勾三、股四、弦五”的例子。
古希腊数学家泰勒斯曾经利用两三角形的等同性质,做了间接的测量工作;毕达哥拉斯学派则以勾股定理等著名。
在埃及产生的几何学传到希腊,然后逐步发展起来而变为理论的数学。
哲学家柏拉图(公元前429~前348)对几何学做了深奥的探讨,确立起今天几何学中的定义、公设、公理、定理等概念,而且树立了哲学与数学中的分析法与综合法的概念。
此外,梅内克缪斯(约公元前340)已经有了圆锥曲线的概念。
§1 欧几里得与《原本》 1。
1 《原本》产生的历史背景欧几里得《原本》①是一部划时代的著作。
其伟大的历史意义在于它是用公理法建立起演绎体系的最早典范。
它的出现不是偶然的,在它之前,已有许多希腊学者做了大量的前驱工作。
从泰勒斯算起,已有三百多年的历史。
泰勒斯是希腊第一个哲学学派—-伊奥尼亚学派的创建者。
几何学发展简史范文
从古代到现代,几何学已经经历了长达数千年的飞跃发展。
几何学的
起源可以追溯到古埃及、古巴比伦、古希腊以及古印度的文明。
古埃及几何学的起源可以追溯到公元前2000年左右,早期埃及文明
就发现了关于面积的几何原理,包括长方形和三角形。
他们也对多边形和
复杂图形进行了研究,发现了有关它们的性质,并记录了构造这些图形所
需要的步骤。
古埃及人也研究了所谓的“平行规则”,即两条平行线之间
相等的角度。
他们还发现了投影几何法,可以利用它来把三维物体转换成
二维图形。
古巴比伦几何学的研究追溯到公元前1600年左右,同古埃及人一样,古巴比伦人也研究了几何学。
他们发现了所谓的“正方形定理”,即关于
正方形的对角线之间的关系。
古巴比伦人还发现了“勾股定理”,即对于
给定的一个正整数,可以构造一个三角形,其三边的长度分别是那个正整
数的平方数和另外两个正整数的乘积。
古希腊几何学的发展可以追溯到公元前六世纪左右,可以说古希腊几
何学是关于几何学最重要的突破性发展。
古希腊几何学家发现了圆周率的
存在,以及圆周率在计算圆的面积和周长时的作用。
古希腊几何学家盖比
卢斯发现了直角三角形的勾股定理。
几何学的发展历程几何学是一门历史悠久、源远流长的学科。
因为它与人类的生活密切相关,所以在人类的早期文明里,它凭借丰富的直观形象和深奥的内在本质,成为当之无愧的老大哥。
在人类历史的长河中,无论在思想领域的突破上,还是在科学方法论的创建上,几何学总扮演着“开路先锋”的角色。
下面就来了解一下几何学的发展史。
一、欧几里得与《几何原本》欧几里得是古希腊数学的集大成者, 是古希腊亚历山大学派的创始人。
从公元前7 世纪到公元前4 世纪, 伴随着哲学的发展, 古希腊数学, 特别是几何学获得了充分的发展, 积累了丰富的材料。
要进一步促进数学的发展, 同时满足教学的需要, 如何把这些材料整理成/ 逻辑严密的系统知识就成了当时希腊数学家的非常重要且非常艰巨的一项任务。
欧几里得总结了前人的经验和教训, 巧妙地把亚里士多得的/ 逻辑学和数学结合起来, 精细地选择命题和公理, 合理地安排知识的顺序, 使之能从很少的几个原始命题( 或说公理) 开始逻辑地展开。
于是, 人类历史上的第一部( 我们可以这样认为) 数学理论著作---《几何原本》诞生了, 第一个公理化的逻辑体现出现了。
它共有十三卷, 包含了465 个命题, 所涉及到的知识包含平面几何、立体几何、比例论、初等数论、无理数等知识。
欧几里得几何从此成为经典几何的代名词。
二、非欧几何的诞生直到18世纪末,几何领域仍然是欧几里得一统天下.虽然解析几何实现了几何学研究方法的革命,但没有从本质上改变欧氏几何本身的内容。
然而,这个近乎科学“圣经”的欧几里得几何并非无懈可击。
到1800年时,平行线公理已经成了几何学瑕站的标志。
因此,从古希腊时代开始,数学家们就一直没有放弃消除对第五公设疑问的努力。
来自不同国家的三位数学家相继独立地发现了非欧几何学.他们是德国的高斯句牙利的J.波尔约和俄国的罗巴切夫斯基。
.从18世纪90年代起,高斯就一直对平行线理论和几何学的基础感兴趣.在1805年的一个笔记本里,高斯考虑到了已知直线距离一定的点的轨迹未必是一条直线.他还曾经证明:非欧假设隐含着绝对长度单位的存在性.但他在生前从未发表过他关于这个问题的观点。
几何学的发展简史上海市第十中学数学教研组王沁[课前设计]中国古代是一个在世界上数学领先的国家,用近代数学科目来分类的话,可以看出:无论是算术、代数还是几何、三角,中国古代数学在各方面都十分发达。
而且在数学理论与实际需要的联系中,创造出了与古希腊等欧洲国家风格迥异的实用数学。
可惜的是,现行的教材对中国古代数学家的成就介绍得很少。
即使教材中有,但是也基本上出现在阅读材料中,几乎没有老师会去介绍,当然,学生也很少去看。
我本人接触这些数学历史知识也是拜赐学校提供的再学习机会。
我校有一个由秦一岚校长总负责、全校老师共同参与的市级课题:史情教育与各学科校本课程的整合。
如何在数学学科上整合史情教育,在数学课中充分挖掘数学学科的民族精神内涵,弘扬中华民族精神和上海城市精神,渗透德育教育,探索出一条符合学生特点的教学方法,通过师生互动,能提高学生团结协作精神,并提高学生的科学素养,是摆在我面前的一个重要课题。
为此,我做了以下几方面的准备。
第一步,确定课题。
高二正在上立体几何,于是确定上几何学(偏重立体几何)的发展简史。
第二步,收集资料。
主要是阅读大量有关数学史的书籍。
第三步,理清脉络。
把看到的大量信息进行梳理,按照时间顺序、内容与教材内容的相关程度、在几何史上地位的重要性等方面进行选取。
第四步,组织教案。
确定前一部分讲几何学发展简史,后一部分让学生用学习过的几何知识(主要是立体几何)来解决一些实际问题。
数学应用能力是基础数学教育的重要组成部分,同时它也是学生比较薄弱的环节。
中学里的数学内容多半是纯粹的数学基础知识,而现在国家提倡数学素质教育,那么提高数学应用能力是其中重要的一环。
为了提高同学对立体几何的兴趣,提高学生应用立体几何知识解决实际问题的能力,我选择了四道应用性较强的例题:平改坡问题,遮阳篷的角度,飞机高度测量和蜂巢表面积最小问题。
鉴于学生的实际数学水平与能力,我没有让学生从数学实际问题出发自行建立数学模型,而是在帮助他们建立了数学模型后,指导学生如何看懂模型,如何联系学习过的数学知识解决数学问题。
几何学发展简况“几何”这个词在汉语里是“多少?”的意思,但在数学里“几何”的涵义就完全不同了。
“几何”这个词的词义来源于希腊文,原意是土地测量,或叫测地术。
几何学和算术一样产生于实践,也可以说几何产生的历史和算术是相似的。
在远古时代,人们在实践中积累了十分丰富的各种平面、直线、方、圆、长、短、宽、窄、厚、薄等概念,并且逐步认识了这些概念之间、它们以及它们之间位置关系跟数量关系之间的关系,这些后来就成了几何学的基本概念。
正是生产实践的需要,原始的几何概念便逐步形成了比较粗浅的几何知识。
虽然这些知识是零散的,而且大多数是经验性的,但是几何学就是建立在这些零散、经验性的、粗浅的几何知识之上的。
几何学是数学中最古老的分支之一,也是在数学这个领域里最基础的分支之一。
古代中国、古巴比伦、古埃及、古印度、古希腊都是几何学的重要发源地。
大量出土文物证明,在我国的史前时期,人们已经掌握了许多几何的基本知识,看一看远古时期人们使用过的物品中那许许多多精巧的、对称的图案的绘制,一些简单设计但是讲究体积和容积比例的器皿,都足以说明当时人们掌握的几何知识是多么丰富了。
几何之所以能成为一门系统的学科,希腊学者的工作曾起了十分关键的作用。
两千多年前的古希腊商业繁荣,生产比较发达,一批学者热心追求科学知识,研究几何就是最感兴趣的内容,在这里应当提及的是哲学家、几何学家柏拉图和哲学家亚里士多德对发展几何学的贡献。
柏拉图把逻辑学的思想方法引入了几何,使原始的几何知识受逻辑学的指导逐步趋向于系统和严密的方向发展。
柏拉图在雅典给他的学生讲授几何学,已经运用逻辑推理的方法对几何中的一些命题作了论证。
亚里士多德被公认是逻辑学的创始人,他所提出的“三段论”的演绎推理的方法,对于几何学的发展,影响更是巨大的。
到今天,在初等几何学中,仍是运用三段论的形式来进行推理。
但是,尽管那时候已经有了十分丰富的几何知识,这些知识仍然是零散的、孤立的、不系统的。