几何学以逻辑推理的理性思维为基础 (1)
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几何学基础简介Lex Li几何原本简介古希腊大数学家欧几里德是与他的巨著——《几何原本》一起名垂千古的。
这本书是世界上最著名、最完整而且流传最广的数学著作,也是欧几里德最有价值的一部著作。
欧几里德把人们公认的一些事实列成定义和公理,以形式逻辑的方法,用这些定义和公理来研究各种几何图形的性质,从而建立了一套从公理、定义出发,论证命题得到定理得几何学论证方法,形成了一个严密的逻辑体系——几何学。
而这本书,也就成了欧式几何的奠基之作。
作为基础的五条公理和公设五条公理1.等于同量的量彼此相等;2.等量加等量,其和相等;3.等量减等量,其差相等;4.彼此能重合的物体是全等的;5.整体大于部分。
五条公设1.过两点能作且只能作一直线;2.线段(有限直线)可以无限地延长;3.以任一点为圆心,任意长为半径,可作一圆;4.凡是直角都相等;5.同平面内一条直线和另外两条直线相交,若在直线同侧的两个内角之和小于180°,则这两条直线经无限延长后在这一侧一定相交。
《几何原本》的主要内容欧几里得的《几何原本》共有十三卷。
目录第一卷几何基础第二卷几何与代数第三卷圆与角第四卷圆与正多边形第五卷比例第六卷相似第七卷数论(一)第八卷数论(二)第九卷数论(三)第十卷无理量第十一卷立体几何第十二卷立体的测量第十三卷建正多面体各卷简介第一卷:几何基础。
重点内容有三角形全等的条件,三角形边和角的大小关系,平行线理论,三角形和多角形等积(面积相等)的条件,第一卷最后两个命题是毕达哥拉斯定理的正逆定理;第二卷:几何与代数。
讲如何把三角形变成等积的正方形;其中12、13命题相当于余弦定理。
第三卷:本卷阐述圆,弦,切线,割线,圆心角,圆周角的一些定理。
第四卷:讨论圆内接和外切多边形的做法和性质;第五卷:讨论比例理论,多数是继承自欧多克斯的比例理论,被认为是"最重要的数学杰作之一"第六卷:讲相似多边形理论,并以此阐述了比例的性质。
七年级几何知识学习中如何培养逻辑思维对于七年级的学生来说,几何知识的学习是数学学习中的一个重要环节。
几何不仅需要学生掌握基本的图形概念和性质,更需要培养逻辑思维能力,以便能够正确地推理、证明和解决问题。
那么,在七年级几何知识的学习中,如何有效地培养逻辑思维呢?首先,要注重基础知识的理解和掌握。
几何中的基本概念、定义、公理和定理是逻辑推理的基石。
学生必须清晰地理解点、线、面、角、三角形、四边形等基本图形的特征和性质,例如三角形的内角和为 180 度,平行四边形的对边平行且相等。
只有在扎实掌握这些基础知识的前提下,才能进行后续的逻辑推理和问题解决。
在学习基础知识时,不能死记硬背,而要通过实际的例子和图形来加深理解。
比如,学习三角形的内角和定理,可以通过裁剪三角形的三个角并拼接在一起,直观地看到三个角拼成了一个平角,从而理解内角和为 180 度的原因。
其次,多做几何图形的绘制和观察。
绘制几何图形可以帮助学生更直观地感受图形的特征和关系,观察图形则能培养学生的空间想象力和观察力。
在绘制图形的过程中,要注意准确性和规范性,比如用直尺、圆规等工具作图。
通过亲手绘制,学生能够更深入地理解图形的构成和性质。
例如,绘制一个等腰三角形,就能更好地理解等腰三角形两腰相等、两底角相等的特点。
观察图形时,要引导学生从不同的角度去观察,发现图形中的隐藏条件和规律。
比如观察一个正方体,从不同的方向看,看到的图形是不同的,通过这样的观察,可以培养学生的空间思维能力。
再者,学会分析问题和寻找解题思路。
当遇到几何问题时,学生要学会仔细阅读题目,明确已知条件和所求问题。
然后,尝试从已知条件出发,逐步推导出结论。
可以采用逆向思维的方法,从所求问题倒推需要的条件,再看已知条件中是否能够提供这些条件。
例如,要证明两个三角形全等,就需要思考全等三角形的判定条件(如 SSS、SAS、ASA 等),然后根据已知条件判断是否满足这些条件。
在分析问题的过程中,要鼓励学生多尝试不同的方法和思路,培养创新思维。
本次模拟测试包括:填空题(每空3分,共30分),判断题(每题4分,共20分),简答题(每题10分,共50分),总计100分。
模拟测试不限答题次数,你可以反复练习。
一、填空题(每空格3分,共30分)1.算法的有效性是指(______ )。
正确答案: 如果使用该算法从它的初始数据出发,能够得到这一问题的正确解2.所谓数形结合方法,就是在研究数学问题时,(______ )的一种思想方法。
正确答案: 由数思形、见形思数、数形结合考虑问题3.古代数学大体可分为两种不同的类型:一种是崇尚逻辑推理,以《几何原本》为代表;一种是长于计算和实际应用,以()为典范。
正确答案: 《九章算术》4.数学的统一性是客观世界统一性的反映,是数学中各个分支固有的内在联系的体现,它表现为(______ )的趋势正确答案: 数学的各个分支相互渗透和相互结合5.学生理解或掌握数学思想方法的过程一般有三个主要阶段:()、()、()。
正确答案: 潜意识阶段、明朗化阶段、深刻理解阶段6.在数学中建立公理体系最早的是几何学,而这方面的代表著作是古希腊欧几里得的(______ )。
正确答案: 《几何原本》7.随机现象的特点是(______ )。
正确答案: 在一定条件下,可能发生某种结果,也可能不发生某种结果8.演绎法与(______ )被认为是理性思维中两种最重要的推理方法。
正确答案: 归纳法二、判断题(每题4分,共20分。
在括号里填上是或否)9.数学史上著名的“哥尼斯堡七桥问题”最后由欧拉用一笔画方法解决了其无解。
A.对B.错正确答案: A10.分类方法具有两要素:母项与子项。
A.对B.错正确答案: B11.算法具有无限性、不确定性与有效性。
A.对B.错正确答案: B12.理论方法、实验方法和计算方法并列为三种科学方法。
A.对B.错正确答案: A13.最早使用数学模型方法的当数中国古人。
A.对B.错正确答案: A三、简答题(每题10分,共50分)14.模型化的方法、开放性的归纳体系及算法化的内容之间的关系正确答案:模型化的方法与开放性的归纳体系及算法化的内容之间是互相适应并且互相促进的。
核心素养之逻辑推理——立体几何 练习卷类型一 类比推理与公式的推理8.在RtΔABC 中,若∠C =90°,AC =b,BC =a ,斜边AB 上的高位ℎ,则有结论ℎ2=a 2b 2a 2+b 2,运用此类比的方法,若三棱锥的三条侧棱两两相互垂直且长度分别为a,b,c 且三棱锥的直角顶点到底面的高为ℎ,则有结论__________. 15.设等边ABC ∆的边长为a ,P 是ABC ∆内的任意一点,且P 到三边AB 、BC 、CA 的距离分别为1d 、2d 、3d ,则有123d d d ++为定值2a ;由以上平面图形的特性类比空间图形:设正四面体ABCD 的棱长为3,P 是正四面体ABCD 内的任意一点,且P 到四个面ABC 、ABD 、ACD 、BCD 的距离分别为1d 、2d 、3d 、4d ,则有1234d d d d +++为定值______.33.如图所示,在三棱锥S ABC -中,SA SB ⊥,SB SC ⊥,SC SA ⊥,且SA ,SB ,SC 和底面ABC 所成的角分别为1α,2α,3α,SBC ∆,SAC ∆,SAB ∆的面积分别为1S ,2S ,3S ,类比三角形中的正弦定理,给出空间图形的一个猜想是_______.41.在平面几何中,若正方形ABCD 的内切圆面积为1,S 外接圆面积为2,S 则1212S S =,推广到立体几何中,若正方体1111ABCD A B C D -的内切球体积为1,V 外接球体积为2V ,则12V V =_______. 42.在平面几何中:已知O 是△ABC 内的任意一点,连结,,AO BO CO 并延长交对边于',','A B C ,则'''1'''OA OB OC AA BB CC ++=.这是一个真命题,其证明常采用“面积法”.拓展到空间,可以得出的真命题是:已知O 是四面体ABCD 内的任意一点,连结,AO ,,BO CO DO 并延长交对面于',',','A B C D ,则___________.47.点()00,x y 到直线0Ax By c ++=的距离公式为d =,通过类比的方法,可求得:在空间中,点()1,1,2到平面230x y z +++=的距离为___.48.在圆中:半径为r 的圆的内接矩形中,以正方形的面积最大,最大值为22r .类比到球中:半径为R 的球的内接长方体中,以正方体的体积最大,最大值为__________.49.平面上画n 条直线,且满足任何2条直线都相交,任何3条直线不共点,则这n 条直线将平面分成__________个部分.55.二维空间中,圆的一维测度(周长)2l r π=,二维测度(面积)2S r π=;三维空间中,球的二维测度(表面积)24S r π=,三维测度(体积)343V r π=.应用合情推理,若四维空间中,“特级球”的三维测度312V r π=,则其四维测度W =___________.58.已知正三角形ABC ,它一边上的高为h ,内切圆的半径为r ,则13r h =,类比这一结论可知:正四面体S ABC -的底面上的高为H ,内切球的半径为R ,则RH=______. 60.在平面几何中有如下结论:若正三角形ABC 的内切圆周长为1C ,外接圆周长为2C ,则1212C C =.推广到空间几何可以得到类似结论:若正四面体ABCD 的内切球表面积为1S ,外接球表面积为2S ,则12S S =__________. 61.由“直角三角形两直角边的长分别为,a b ,将其补成一个矩形,则根据矩形的对角线可求得该直角三角形外接圆的半径2r =”,对于“若三棱锥三条侧棱两两互相垂直,侧棱长分别为,,a b c ”,类比上述的处理方法,可得三棱锥的外接球半径______.62.若ABC △内切圆半径为r ,三边长为a b c ,,,则ABC △的面积1()2S r a b c =++,根据类比思想,若四面体内切球半径为R ,四个面的面积为1S ,2S ,3S ,4S ,则四面体的体积为_______________________ 72.在平面几何中,正三角形ABC 的内切圆半径为1r ,外接圆半径为2r ,则1212r r =,推广到空间可以得到类似结论:已知正四面体P ABC -的内切球半径为1R ,外接球半径为2R ,则12RR =__________.73.在平面几何中有如下结论:正三角形ABC 的内切圆面积为1S ,外接圆面积为2S ,则1214S S =,推广到空间可以得到类似结论:已知正四面体P ABC -的内切球体积为1V ,外接球体积为2V ,则12V V =____. 77.在平面内, Rt ABC ∆中, BA CA ⊥,有结论222BC AC AB =+,空间中,在四面体V BCD -中, VB ,VC , VD 两两互相垂直,且侧面的3个三角形面积分别记为1S , 2S , 3S ,底面BCD ∆的面积记为S ,类比平面可得到空间四面体的一个结论是__________.78.如图下图所示,面积为S 的平面凸四边形的第i 条边的边长记为i a (1i =,2,3,4),此四边形内任一点P 到第i 条边的距离记为i h (1i =,2,3,4),若31241234a a a a k ====,则()412i i A ih k ==∑.类比以上性质,体积为V 的二棱锥的第i 个面的面积记为i S (1i =,2,3,4),此三棱锥内任一点Q 到第i 个面的距离记为i H (1i =,2,3,4),若31241234S S S S k ====,则()41i i iH =∑的值为__________.79.边长为x 的正方形的周长()x x C 4=,面积()2x x S =,则()x x S 2=',因此可以得到有关正方形的如下结论:正方形面积函数的导数等于正方形周长函数的一半.那么对于棱长为x 的正方体,请你写出关于正方体类似于正方形的结论: .83.如图甲所示,在直角△AB C 中,ΑC ⊥ΑΒ、ΑD ⊥ΒC ,D 是垂足,则有AB 2=BD ⋅BC ,该结论称为射影定理.如图乙所示,在三棱锥Α−BCD 中,ΑD ⊥平面ABC ,ΑΟ⊥平面ΒCD ,Ο为垂足,且O 在△B CD 内,类比直角三角形中的射影定理,则有 .86.在平面几何中,三角形的面积等于其周长的一半与其内切圆半径之积,类比之,在立体几何中,三棱锥的体积等于______.(用文字表述)88.设面积为S 的平面四边形的第i 条边的边长为a i (i=1,2,3,4),P 是该四边形内一点,点P 到第i 条边的距离记为,若,则类比上述结论,体积为V 的三棱锥的第i 个面的面积记为S i (i=1,2,3,4),Q 是该三棱锥内的一点,点Q 到第i 个面的距离记为d i ,若,则等于 .89.“设的两边,互相垂直,则”拓展到空间,类比平面几何的勾股定理,在立体几何中,可得类似的结论是“设三棱锥中三边、、两两互相垂直,则___________”.90.如图,已知点O 是ABC ∆内任意一点,连结,,,CO BO AO 并延长交对边于111,,C B A ,则1111111=++CC OC BB OB AA OA ,类比猜想:点O 是空间四面体BCD V -内的任意一点,连结DO CO BO VO ,,,并延长分别交面VBC VBD VCD BCD ,,,于点1111D C B V ,,,,则有 .92.如图所示,在三棱锥S ﹣ABC 中,SA ⊥SB ,SB ⊥SC ,SC ⊥SA ,且SA ,SB ,SC 和底面ABC 所成的角分别为α1,α2,α3,△SBC ,△SAC ,△SAB 的面积分别为S 1,S 2,S 3,类比三角形中的正弦定理,给出空间图形的一个猜想是 .96.设△ABC 的三边长分别为a b c 、、,ABC ∆的面积为S ,其内切圆的半径为r ,则2=++Sr a b c;类比这个结论可知:四面体P ABC -的四个面的面积分别为1234S S S S 、、、,四面体P ABC -的体积为V ,其内切球的半径为r ,则r =_____________.99.在ABC ∆中,若D 为BC 的中点,则有1()2AD AB AC =+u u u r u u u r u u u r,将此结论类比到四面体中,在四面体A BCD-中,若G 为BCD ∆的重心,则可得一个类比结论:_________.类型二 平面图像的推理25.定义A*B ,B*C ,C*D ,D*B 依次对应如图所示的4个图形:那么以下4个图形中,可以表示A*D 的是_______(填与图形对应的序号)93.定义下图中的(1)是A*B 的运算,(2)是B*C 的运算,(3)是C*D 的运算,(4)是D*A 的运算,那么图中(P )是______的运算; (Q )是_______的运算.参考答案8.ℎ2=a 2b 2c 2a 2b 2+b 2c 2+c 2a 2;【解析】 【分析】由平面上的直角三角形Rt ΔABC 中的边与高的关系式,类比立体中两两垂直的棱的三棱锥中边与高的关系即可. 【详解】如图,设PA 、PB 、PC 为三棱锥的三条两两互相垂直的侧棱,三棱锥P −ABC 的高为PD =ℎ, 连接AD 交BC 于E ,∵PA 、PB 、PC 两两互相垂直, ∴PA ⊥平面PBC ,PE ⊂平面PBC , ∴PA ⊥PE ,PA ⊥BC , ∴AE ⊥BC ,PE ⊥BC ∴PE 2=b 2c 2b 2+c 2,∴ℎ2=PD 2=PA 2PE 2PA 2+PE 2=a 2·b 2c 2b 2+c2a 2+b 2c 2b 2+c2=a 2b 2c 2a 2b 2+b 2c 2+c 2a 2.故答案为:ℎ2=a 2b 2c 2a 2b 2+b 2c 2+c 2a 2.【点睛】本题主要考查了类比推理的思想和方法,考查运算求解能力,解答此类问题的关键是根据所给的定理类比出立体中两两垂直的棱的三棱锥中边与高的关系.15【解析】 【分析】根据类比思想以及正四面体体积公式,结合分割法求结果. 【详解】设底面三角形BCD 的中心为O ,则23BO ==AO =∴正四面体的体积1934V==又P ABC P ABD P ACD P BCD VV V V V ----=+++()1234193d d d d =⨯+++,∴1234d d d d +++=.【点睛】本题考查类比思想、正四面体体积公式以及分割法求体积,考查综合分析求解能力,属中档题.33.312123sin sin sin S S S ααα==【解析】 【分析】根据题意,由三角形的正弦定理,可以得出在DEF ∆中,sin sin sin d e fD E F==,将三棱锥与三角形进行类比,将三棱锥的侧面类比为三角形的边长,三棱锥侧面和底面所成的角类比为三角形边长所对应的角,从而可作出猜想. 【详解】在DEF V 中,内角,,D E F 所对的边分别为,,d e f,由正弦定理,得sin sin sin d e fD E F==. 于是,类比三角形中的正弦定理, 在四面体S ABC -中,我们猜想312123sin sin sin S S S ααα==成立,故填312123sin sin sin S S S ααα==.【点睛】该题主要考查类比推理,解题关键在于掌握三角形正弦定理,属于简单题目.41.9【解析】 【分析】由面积比为半径比的平方,体积比为半径的立方可得结果。
如何提高数学思维和逻辑推理的图形和几何思维数学思维和逻辑推理是数学学习中的重要能力,而图形和几何思维在培养数学思维和逻辑推理能力中起到了不可忽视的作用。
本文将探讨如何提高数学思维和逻辑推理的图形和几何思维,以帮助读者更好地理解和运用数学知识。
一、培养空间想象力空间想象力是图形和几何思维的基础,它使我们能够在心理中形成和操作几何对象。
要培养空间想象力,我们可以从以下几个方面入手。
1. 画图练习通过大量的画图练习,我们可以锻炼自己观察几何对象的能力,提高对空间关系的认知。
可以从简单的二维图形开始,逐渐过渡到复杂的三维物体,例如立方体、圆锥体等。
2. 空间变换通过对几何对象的旋转、平移、缩放等操作,我们可以加深对空间变换的理解。
可以使用纸板模型或计算机软件辅助进行实践操作,从而更好地掌握空间几何概念。
3. 三维想象除了二维图形的观察和操作外,培养三维想象力也是重要的。
可以通过构建简单的三维模型,如纸板立方体等,来锻炼对空间物体的想象和操作能力。
二、加强逻辑推理逻辑推理是数学思维的核心,它要求我们能够运用逻辑规则和数学原理来解决问题。
在图形和几何思维中,逻辑推理的重要性不言而喻。
以下是一些提高逻辑推理能力的方法。
1. 掌握几何定理几何定理是图形和几何思维的基础,熟练掌握各种几何定理是提高逻辑推理能力的关键。
可以通过反复演练、复习总结等方式来加深对几何定理的理解和记忆。
2. 运用逻辑推理方法在解决几何问题时,我们可以运用逻辑推理方法,如对称性、相似性、等式推导等,来推导出问题的解决思路。
这样可以提高解决问题的效率和准确性。
3. 积极参与讨论与他人进行数学问题的讨论和思考是锻炼逻辑推理能力的有效途径。
在讨论过程中,可以学习他人的思路和方法,拓宽自己的思维方式,从而提高自己的逻辑推理能力。
三、多做题目,提高练习效率无论是数学思维还是逻辑推理,多做相关题目是提高自身能力的关键。
以下是一些值得尝试的方法。
1. 选择合适的题目根据自己的水平和学习目标,选择适当难度的题目进行练习。
欧氏几何欧几里得几何指按照欧几里得的《几何原本》构造的几何学。
欧几里得几何有时就指平面上的几何,即平面几何。
本文主要描述平面几何。
三维空间的欧几里得几何通常叫做立体几何。
高维的情形请参看欧几里得空间。
简称“欧氏几何”,是几何学的一门分科。
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,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。
在其公理体系中,最重要的是平行公理,由于对这一公理的不同认识,导致非欧几何的产生。
按所讨论的图形在平面上或空间中,分别称为“平面几何”与“立体几何”。
数学上,欧几里得几何是平面和三维空间中常见的几何,基于点线面假设。
数学家也用这一术语表示具有相似性质的高维几何。
其中公设五又称之为平行公设(Parallel Axiom),叙述比较复杂,这个公设衍生出“三角形内角和等于一百八十度”的定理。
在高斯(F. Gauss,1777年—1855年)的时代,公设五就备受质疑,俄罗斯数学家罗巴切夫斯基(Nikolay Ivanovitch Lobachevski)、匈牙利人波约(Bolyai)阐明第五公设只是公理系统的一种可能选择,并非必然的几何真理,也就是“三角形内角和不一定等于一百八十度”,从而发现非欧几里得的几何学,即“非欧几何”(non-Euclidean geometry)。
平行公理并不像其他公理那么显然。
许多几何学家尝试用其他公理来证明这条公理,但都没有成功。
19世纪,通过构造非欧几里得几何,说明平行公理是不能被证明的(若从上述公理体系中去掉平行公理,则可以得到更一般的几何,即绝对几何)。
从另一方面讲,欧几里得几何的五条公理(公设)并不完备。
例如,该几何中的所有定理:任意线段都是三角形的一部分。
他用通常的方法进行构造:以线段为半径,分别以线段的两个端点为圆心作圆,将两个圆的交点作为三角形的第三个顶点。
然而,他的公理并不保证这两个圆必定相交。
中学学习立体几何知识三维空间逻辑思维立体几何是中学数学的一个重要分支,它以空间中的图形和立体体的性质为研究对象。
学习立体几何不仅可以培养学生的空间想象能力和创造力,还可以锻炼他们的逻辑思维能力。
本文将从三维空间的概念、常见几何体的性质以及立体几何的应用等方面探讨中学学习立体几何知识对于培养学生的三维空间逻辑思维的重要性。
一、三维空间的概念三维空间指的是我们生活的现实世界中的空间,它包括了长度、宽度和高度三个方向。
在三维空间中,我们可以描绘各种立体图形和立体体。
例如,立方体、球体、圆锥体等都是常见的立体体,而正方体、长方体、圆柱体等则是常见的立体图形。
二、立体几何的基本性质1. 立体体的表面积和体积立体体的表面积是指立体体所包围的所有面的总面积,而体积则是指立体体所包含的空间的大小。
学习立体几何时,我们需要掌握计算不同立体体表面积和体积的公式,例如计算长方体表面积可以使用公式2(lw+lh+wh),计算球体体积可以使用公式4/3πr³等。
2. 立体图形的性质立体图形的性质包括了各个面的形状和位置关系。
例如,正方体的每个面都是正方形,且相邻的两个面垂直;圆柱体的侧面是矩形,两个底面平行且相等等。
通过学习立体图形的性质,我们可以更好地理解不同图形之间的联系和规律。
三、立体几何与三维空间逻辑思维的关系学习立体几何不仅可以增强学生的空间想象能力,还可以培养他们的逻辑思维能力。
在解决立体几何问题的过程中,学生需要运用逻辑推理和分析能力,找出问题的关键点,分析相应的条件和结论。
例如,在计算立体体积时,学生需要根据给定的条件推导出相应的公式,并进行有效的运算才能求得正确的结果。
此外,立体几何还可以帮助学生培养空间想象力和创造力。
通过观察和分析立体图形的性质,学生可以将抽象的几何概念转化为具体的图像,并加以想象和创造。
这种思维方式不仅能够提高学生的空间感知和表达能力,还能激发他们的创新思维和问题解决能力。
解析几何逻辑推理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述几何逻辑推理是指通过运用几何学中的基本原理、规则和方法,来进行逻辑推理和问题求解的一种方法。
它是建立在几何学基础上的一种推理形式,通过分析几何图形之间的关系和性质,推导出新的结论或解答问题。
在几何逻辑推理中,我们将几何图形看作是一个推理的对象,通过观察图形的形状、大小、角度等特征,运用逻辑思维和推理技巧,来进行问题的分析和求解。
几何逻辑推理不仅可以帮助我们深入理解几何学的概念和定理,还可以培养我们的逻辑思维能力和问题解决能力。
几何逻辑推理在许多领域都有广泛的应用,特别是在数学、物理和工程等学科中。
例如,在数学中,通过几何逻辑推理可以证明数学定理和推导出一些重要的结论;在物理中,几何逻辑推理可以帮助我们分析物体的运动和相互关系;在工程中,几何逻辑推理可以应用于建筑设计、机械结构优化等方面。
几何逻辑推理的方法和技巧主要包括观察和分析几何图形的特征、运用几何定理和推理规则,以及将几何图形与代数表达式或其他数学概念进行关联等。
通过不断练习和实践,我们可以提高几何逻辑推理的能力,并且在解决实际问题时更加得心应手。
本文旨在系统地介绍几何逻辑推理的定义、基本原理、应用领域以及方法和技巧等内容。
希望读者通过本文的阅读,能够加深对几何逻辑推理的理解,并且掌握一些实用的推理方法,从而提高自己的数学思维和问题解决能力。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织方式和布局,有助于读者对全文的整体把握和思路的清晰。
本文将分为引言、正文和结论三个部分,下面将对每个部分的内容进行详细介绍。
1. 引言部分1.1 概述这一部分将对几何逻辑推理进行简要概述,包括其定义、特点以及在日常生活和学术研究中的应用。
可以介绍几何逻辑推理对我们理解空间关系、解决问题等方面的重要意义。
1.2 文章结构这一部分将介绍整篇文章的组织结构和内容安排。
可以提前告诉读者本文将包括引言、正文和结论三个部分,并简要概括每个部分的主要内容。
几何学以逻辑推理的理性思维为基础,认为点、线、面和空间中,点是基础:点——只有位置、没有大小线——只有长度、没有宽度面——只有面积、没有厚度 (平面属于二维空间,而平面的旋转或曲线的移动属于三维空间等)艺术是靠形象思维的,它的依据是人的视觉经验和心理效应,在人的视觉中,感受到的都是客观物体的表面。
从构图的角度看,不过是一些形形色色的平面或曲面,人眼中的线和点均不失为面的特殊形态:线是以长度为主要特征的面点是忽略外观形象的形体从艺术角度讨论构成画面的基本元素:面、线、点、空间(将影调、肌理、结合进去讨论,色彩放在第三章讨论)2.1 面2.1.1 面的定义和特征1.面的定义在“平面构图”中将面定义为在二维空间中由轮廓线决定的形态•(许多计算机软件,如Photoshop,CorelDraw等规定,只对封闭轮廓线内部面积填充颜色)•由封闭轮廓线围成的面,同样适用于一些习以为常的文字和符号等• 2. 面的特征•由封闭轮廓线形成的面具有两大特征:•面的形态•面的肌理•( 1 )面的形态——由轮廓线勾画的形态,表现出面的内涵•多媒体教材所呈现的教学内容中,将面的形态概括地分:•抽象的几何形态——一般由计算机绘图软件画出(几何图形、机械零件等)•写实形态——一般采用拍摄手段(介绍飞鸟鱼虫、山水风景的图片等)( 2 )面的肌理——物体表面的质感和纹理的总称,它直接影响形态的外观效果•质感是指物体本身的性质所呈现的表面效果;纹理是指物体表面的纹理组织(包括天然纹理和人造纹理)2.1.2 对面的定义的进一步讨论•将面定义为由轮廓线决定的形态,并不是面的形态只是由闭合轮廓线所决定意会的面:将其闭合轮廓线中的某些线段去掉,人们仍能凭借视觉经验意会出该面的形态。
但是反映面的形态特征的标识线不能去掉,标识线的形状与位置不能去掉,否则会使意会面失真或令人费解面的集合: 集合的面有三种类型•人具有归类能力,即使没有轮廓线,由众多同类细小单元的集合也能决定面的形态,俗称虚面•两种类型的单元混在一起,人眼也能分别归类出两种集合的面•集合的面随众多细小单元的变化呈现出丰富多彩的艺术效果•将轮廓线围成的形体称为“正面”,轮廓线以外的背景称为负面。
几何学以逻辑推理的理性思维为基础,认为点、线、面和空间中,点是基础:点——只有位置、没有大小线——只有长度、没有宽度面——只有面积、没有厚度(平面属于二维空间,而平面的旋转或曲线的移动属于三维空间等)艺术是靠形象思维的,它的依据是人的视觉经验和心理效应,在人的视觉中,感受到的都是客观物体的表面。
从构图的角度看,不过是一些形形色色的平面或曲面,人眼中的线和点均不失为面的特殊形态:线是以长度为主要特征的面点是忽略外观形象的形体从艺术角度讨论构成画面的基本元素:面、线、点、空间(将影调、肌理、结合进去讨论,色彩放在第三章讨论)2.1 面2.1.1 面的定义和特征1.面的定义在“平面构图”中将面定义为在二维空间中由轮廓线决定的形态•(许多计算机软件,如Photoshop,CorelDraw等规定,只对封闭轮廓线内部面积填充颜色)•由封闭轮廓线围成的面,同样适用于一些习以为常的文字和符号等• 2. 面的特征•由封闭轮廓线形成的面具有两大特征:•面的形态•面的肌理•( 1 )面的形态——由轮廓线勾画的形态,表现出面的内涵•多媒体教材所呈现的教学内容中,将面的形态概括地分:•抽象的几何形态——一般由计算机绘图软件画出(几何图形、机械零件等)•写实形态——一般采用拍摄手段(介绍飞鸟鱼虫、山水风景的图片等)( 2 )面的肌理——物体表面的质感和纹理的总称,它直接影响形态的外观效果•质感是指物体本身的性质所呈现的表面效果;纹理是指物体表面的纹理组织(包括天然纹理和人造纹理)2.1.2 对面的定义的进一步讨论•将面定义为由轮廓线决定的形态,并不是面的形态只是由闭合轮廓线所决定意会的面:将其闭合轮廓线中的某些线段去掉,人们仍能凭借视觉经验意会出该面的形态。
但是反映面的形态特征的标识线不能去掉,标识线的形状与位置不能去掉,否则会使意会面失真或令人费解面的集合: 集合的面有三种类型•人具有归类能力,即使没有轮廓线,由众多同类细小单元的集合也能决定面的形态,俗称虚面•两种类型的单元混在一起,人眼也能分别归类出两种集合的面•集合的面随众多细小单元的变化呈现出丰富多彩的艺术效果•将轮廓线围成的形体称为“正面”,轮廓线以外的背景称为负面。
一般情况下,负面的形态被动地取决于正面•但是从艺术上,将两个互补的面巧妙的拼凑在一起,可以形成共轮廓线的面,其中一个正面正好为另一个负面,反之亦然黄金分割”•艺术上的一种颇具美感的面的分割•特点:将一个边长比为1:0.618的长方形割下一个正方形后, 余下长方形的边长比仍为1:0.618。
•为了说明具有黄金分割特点的长方形的这种边长比关系,可以简单地验算如下•设长方形长边为1,短边为X,则切割一个正方形后,余下长方形的边长分别为X和(1-X)••2.1.3面在画面中的呈现艺术•面在画面中的呈现有两个任务:传达信息和传达美感制作多媒体教材时,以传达信息为主,艺术性则以优化学习,阅读环境为目的。
根据教学效率和教学效果的关系可将画面分为:•信息区——占用画面的60%-70%(过大时教学效果不佳)•美化区——占用画面的30%-40%(过大时教学效率不高)具有黄金分割特点的长方形符合人的视觉习惯•黄金分割的艺术特点还可用于摄影取景、主体布局等场合•例如拍摄蓝天、湖面景色时,岸边选在画面高度的60-70%处•又如从画面一对角出发向另一对角线做垂线,其垂足位于该对角线长度的64%处,接近黄金分割点,因而适于主体布局•第二章静止画面艺术基础(下) ——构图•• 2.2 线•• 2.2.1 线的定义•定义:线为一种特殊的面,它的宽度与长度相差过于悬殊,以至小到可以忽略的程度。
换言之,线可被视为主要体现长度特征的面•线是高级的造型语汇,线的粗细、曲直、长短、刚柔、断线等可以表达各种形态,使人产生不同的联想,并有引导人们视线的作用•在现实生活中,大体可以在三类场合见到线——面的轮廓线(面的属性)——面与面的交界(空间的属性)——平面上独立存在的线(具有线的属性,可以单独对其进行研究)既然从线的定义可知,线从本质上看仍是一个面,只不过该面主要以长度为特征。
因此线和面一样,仍具有形态和肌理两大特征(关于色彩将在下一章中讨论)2.2.2 线的特征既然从线的定义可知,线从本质上看仍是一个面,只不过该面主要以长度为特征。
因此线和面一样,仍具有形态和肌理两大特征(关于色彩将在下一章中讨论1. 线的形态•在平面构成中,线是由首尾两端(即“线端”)和线的主体(即“线体”)两部分组成的,它们都可以有自身的形态•构图时可以运用这些形态的变化来影响视觉,进而达到传递信息和美化画面的目的。
•线的形态分为线端的形态和线体的形态两类•线端的形态许多计算机绘图软件中都设置了线端形态的素材库,而且允许用户根据实际需求自行设计线端形态,放入库中保存。
许多软件中都有线端形态素材库•线体的形态——在构成画面的所有基本元素中,线是最活跃多变且最富个性的一种——线体的形状千姿百态,归纳起来可分为两大类:直线和曲线•由众多同类细小单元的集合,也能决定线体的形态,俗称虚线。
(改变这些单元的形状、大小和疏密,同样会使虚线的形态发生相应变化,呈现出多种艺术效果)2. 线的肌理•既然线的本质是一个面,它就有可能出现肌理的效果•在计算机绘图软件中也设置了各种肌理的线型素材库,用以增强所绘图形的艺术效果2.2.3 线条在画面中的呈现艺术线条在画面中呈现的艺术主要体现在三个方面•将线具有长度特征的面视为线条的艺术•线条图形艺术•线的群体性呈现艺术1. 线条被视为具有长度特征的面•在画面中,许多有长度特征的景物都可以视为线条艺术•竖线显示出垂直雄伟、阳刚的艺术风格•水平线条具有平稳、安定的视觉效果•曲线给人以柔软、流畅的曲线美,产生一种视觉动感•由于与画面框边倾斜的线条具有纵深感,因而经常用来表现画面的深度(具有线的属性,可以单独对其进行研究)由线条构成的图形•线条图形在教学中的重要性,是由如下特点决定的•可以深入到内部结构,由表及里2. 由线条构成的图形•线条不仅能够勾画物体的外部轮廓,而且还能描绘物体的内部细节,从而形成线条在画面中的另一种呈现形式——线条图形•线条图形在教学中的重要性,是由如下特点决定的可对实物删繁就简,突出重点由线条构成的图形•线条图形在教学中的重要性,是由如下特点决定的•可以对抽象概念或难点进行形象化地说明•由于多媒体教材具有采用运动画面的优势,用动画取代线条图形后,上述教学效果将会发挥得更加充分3. 群集线条呈现的艺术效果•许多线条群集后,会产生单一或少数线条所未曾见过的艺术效果•一般地讲,线条与线条之间的关系有:——平行、相交、相切、直线呈放射状态等——如果按照视觉习惯将这些线进行排列或者交叠,就会产生奇妙的艺术图案出来•群体线条按排列和交叠方式不同,可以产生不同的艺术效果(1)线的排列•按视觉习惯,将直线、曲线、波纹线或粗细不匀的线进行平行、交错、疏密不匀、相切、放射等方式的排列,可以产生动感、立体感、虚图等艺术效果。
线的排列产生的艺术效果•将两组粗细不匀的平行直线上下衔接,这样所有接点的轨迹就形成了一条虚线,虚线的形态可以随意设计,形成既实用又具美感的面的分割线一组平行的封闭曲线构成的图案类似于扭曲了的同心圆。
所有曲线都按统一的约定进行扭曲,整个图案就像出现褶皱的一张纸,颇具立体感将一组粗细不匀的平行线构成的一个虚人头像,这是利用人眼认识头像的经验和分类归纳能力设计的,周围用粗线形成黑色背景,然后按照黑底白像的构思,精心调整头像线的粗细,最终形成头像的视觉效果。
图案中每一条平行线的粗细看似随意,实际是严格按照头像的视觉效果要求精心安排的。
由多组内切圆构成,一方面改变内切圆的半径,另一方面改变内切圆的切点位置,因而使其不仅具有纵深感,而且形态十分活跃,颇具动感。
(2)线的交叠•如果将两组排列的线交叠,能够产生出比排列线更加丰富多彩的视觉效果。
线的交叠产生的艺术效果•平行线的中间较粗,逐渐向上或向下变细;•同心圆的内圆较粗,逐渐向外变细;•每两条平行线分别与一个对应圆的上下部位相切。
•交叠后的同心圆出现了纵深感,产生出球形的视觉效果两组同样的同心圆部分交叠,在交叠部位出现了被称为Moive现象的闪烁效果。
在讲授物理声学或光学中波的干涉现象时,通常采用这类线的交叠方案两组交叠的排列线,用一组略带放射的平行线作背景,再用一组略带扭曲的平行线作前景。
由背景均衡图案衬托前景图案的扭曲,因而造成“翻页”的立体感觉。
三组大同小异的平行线,其线宽和间距均相同,而且平行的方向也相同,似乎三组平行线处于三个平面上,而且利用平面遮挡的手法造成了立体感。
这样的图案寓意深刻,用简洁的形态显示出纵深感。
2.3.1 点的定义•定义:点是对可以忽视外观形象的形体的概括。
它是一种被视为“很小”的心理量。
•心理量与物理量的量感不同,它无法度量,只是由外界刺激所产生的一种心理效应。
心理量基于人在客观环境中积累的视觉经验,包括大小、轻重、远近、明暗等。
•在画面上哪些形体可以被视为“点”一般应考虑以下几个因素:——面积因素——形状因素——数量因素1. 点的面积因素•当某图形的面积与背景或周围景物相比,小得十分悬殊以至可以忽略外形时,该图形便可视为点2. 点的形状因素•按照人的视觉习惯,点应该呈圆形•画面中放置两个面积相等的图形:花瓣形而另和圆形,按照习惯将圆形视为点,而将花瓣仍看作是花瓣图形3. 点的数量因素•数量的增多转移了视线的关注点,这时每个图形的形态被抽象化,被视为群集中的一个小单元(即一个点)。
图形数量增多,使人忽视形态而关注群集2.3.2 点在画面中的呈现艺术•点虽小,但在画面中的作用不亚于面和线。
变异的点具有注目性,可用作强调教学内容中的重点和难点群集的点可构成丰富多彩的图案,使画面呈现出许多出人意料的艺术效果1. 点的注目性呈现艺术在画面上,点的注目性主要用以下几种方式呈现出来•当画面上只有一个点时,无论这个点的大小如何以及位于画面上的哪个位置,它都会让视线集中在它上面,成为注视中心。
画面上背景越素雅、纯净,点的这种注目性就越加显著•当众多的点散乱地或者规则地分布在画面上时,其中某一个(或者有限几个)点出现(颜色、明暗或形态上的)变异,则这一个(或几个)点将会引起注目(通常是对正在讲解的或者打算强调的部位变色或闪亮,以增强该“点”对视觉的冲击力,从而起到“电子教鞭”的教学效果,破裂的鸡蛋成为视觉中心)•当画面出现两个或两个以上点时如果这些点的大小不等,则视线将会按照从大到小的顺序移动,十分有利于形成动感和立体感如果这些点的大小相等或接近,则能吸引视线在它们之间往返移动,十分有利于进行对比,学习者的视线将在二者之间往返转移,使学习在对比过程中深入下去。