几何原本与几何基础的公理体系和我国平面几何课本的历史演变

几何学发展史几何一词源于《几何原本》的翻译。

《几何原本》是世界数学史上影响最为久远，最大的一部数学教课书。

《几何原本》传入中国，首先应归功于明末科学家徐光启。

徐光启和利玛窦《几何原本》中译本的一个伟大贡献是确定了研究图形的这一学科中文名称为“几何”，并确定了几何学中一些基本术语的译名。

“几何”的原文是“geometria”(英文geometry)，徐光启和利玛窦在翻译时，取“geo”的音为“几何”（明朝音: gi-ho），而“几何”二字中文原意又有“衡量大小”的意思。

用“几何”译“geometria”(英文geometry)，音义兼顾，确是神来之笔。

几何学中最基本的一些术语，如点、线、直线、平行线、角、三角形和四边形等中文译名，都是这个译本定下来的。

这些译名一直流传到今天，且东渡到汉字文化圈的日本、朝鲜等国（越南语则使用独自翻译的越制汉语“ 形学（hình học）”一词），影响深远。

几何学发展史徐光启(1562.4.24-1633.11.8)，字子先，号玄扈，天主教圣名保禄，汉族，上海县法华汇(今上海市)人，明代著名科学家、政治家。

官至崇祯朝礼部尚书兼文渊阁大学士、内阁次辅。

徐光启毕生致力于数学、天文、历法、水利等方面的研究，勤奋著述，尤精晓农学，译有《几何原本》《泰西水法》《农政全书》等著书。

同时他还是一位沟通中西文化的先行者。

为17世纪中西文化交流作出了重要贡献。

崇祯六年(公元1633年)，徐光启病逝，崇祯帝赠太子太保、少保，谥文定。

几何学的形成和发展大致经历了四个基本阶段。

一、实验几何几何学最早产生于对天空星体形状、排列位置的观察，产生于丈量土地、测量容积、制造器皿与绘制图形等实践活动的需要，人们在观察、实践、实验的基础上积累了丰富的几何经验，形成了一批粗略的概念，反映了某些经验事实之间的联系，形成了实验几何。

我国古代、古埃及、古印度、巴比伦所研究的几何，大体上就是实验几何的内容。

论文：数学的发展简史作者：学号：班级：指导教师：日期：几何学发展简史几何,英文为Geometry ,是由希腊文演变而来,其原意是土地测量;“依据很多的实证,几何是埃及人创造的,并且产生于土地测量;由于尼罗河泛滥,经常冲毁界限,这样测量变成了必要的工作;无可置疑的,这类科学和其它科学一样,都发生于人类的需要;”引自1;明代徐光启1562~1633和天主教耶酥会传教士利玛窦Matteo Ricci,1552~1610翻译欧几里得的几何原本时将Geometry 一词译为几何学;几何学是研究形的科学,以视觉思维为主导,培养人的观察能力、空间想象能力与空间洞察力;几何学最先发展起来的是欧几里得几何;到17世纪的文艺复兴时期,几何学上第一个重要成果是法国数学家笛卡儿R..descartes, 1596~1650和费马 Fermat,1601~1665的解析几何;他们把代数方法应用于几何学,实现了数与形的相互结合与沟通;随着透视画的出现,又诞生了一门全新的几何学——射影几何学;到19世纪上半叶,非欧几何诞生了;人们的思想得到很大的解放,各种非欧几何、微分几何、拓扑学都相继诞生,几何学进入一个空前繁荣的时期;1 从欧几里得几何到非欧几何欧几里得Euclid,约公元前330~275的几何原本是一部划时代的着作,其伟大的历史意义在于它是用公理方法建立起演绎体系的典范;公元7世纪以前的所谓几何学,都只限于一些具体问题的解答,并且是十分粗糙的、零碎的、片段的和单凭经验的;当积累起来的几何知识相当丰富时,把这一领域的材料系统地整理,并阐明它们的关系,就显得十分必要了;由于几何学本来的对象是图形,研究它必然要借助与空间的直观性;但是直观性也有不可靠的时候,因而在明确地规定了定义和公理的基础上,排除直观性,建立合乎逻辑的几何学体系的思想在古希腊时代就已经开始;欧几里得就是在这种思想的基础上,编着完成了他的几何原本;几何原本的第一卷是全书逻辑推理的基础,给出全书最初出现的23个定义,5条公设,5条公理：定义（1）点没有部分;（2）线有长度,而没有宽度;（3）线的界限是点注：几何原本中没有伸展到无穷的线;（4）直线是同其中各点看齐的线;（5）面只有长度和宽度;（6）面的界限是线;（7）平面是与其上的直线看齐的面;（8）平面上的角是在一个平面上的两条相交直线的相互倾斜度;（9）当形成一角的两线是一直线时,这个角叫做平角;（10）~22略是关于直角、锐角、钝角、圆、三角形、四边形等的定义;23平行直线是在同一个平面内,而且往两个方向无限延长后,在这两个方向上都不会相交的直线;关于几何的基本规定的5条公设：（1）从每个点到每个其它的点必定可以引直线;（2）每条直线都可以无限延伸;（3）以任意点作中心,通过任何给定的点另一点,可以作一个圆;（4）所有的直角都相等;（5）同平面内如有一条直线与另两条直线相交,且在前一条直线的某一侧所交的两内角之和小于两直角,则后两条直线无限延长后必在这一侧相交;关于量的基本规定的5条公理：（1）等于同量的量相等；（2）等量加等量,总量相等；（3）等量减等量,余量相等；（4）彼此重合的量是全等的；（5）整体大于部分;欧几里得在此基础上运用逻辑推理,导出了许许多多的命题在几何原本中包含了465个命题,从而构成了欧几里得几何学;由前三个公设限定了用圆规和无刻度的直尺可以完成哪些作图,因此这两件仪器被称为欧几里得工具,使用它们可以完成的作图称为欧几里得作图,即尺规作图;这种作图增加了几何学的趣味性;人们花费大量的精力去解决古希腊的几何三大难题：（1）倍立方问题：求作一个立方体,使体积为已知立方体的二倍；（2）三等分角问题：三等分一个任意的已知角；（3）化圆为方问题：求作一个正方形,使其面积为已知圆的面积;尽管是徒劳的,但从各方面推动了数学的发展;将公设、公理分开是从亚里士多德开始的,现代数学将公设、公理都叫做公理;第五条公设与“在平面内过已知直线外一点,只有一条直线与已知直线不相交平行”相等价;现在把后一个命题叫做欧几里得平行公理;自几何原本问世以来,直到19世纪大半段以前,数学家一般都把欧几里得的着作看成是严格性方面的典范,但也有少数数学家看出了其中的严重缺点,并设法纠正;首先,欧几里得的定义不能成为一种数学定义,完全不是在逻辑意义下的定义,有的不过是几何对象的直观描述比如点,线,面等,有的含混不清;这些定义在后面的论证中根本是无用的;其次,欧几里得的公设和公理是远不够的;因而在几何原本中许多命题的证明不得不借助直观,或者无形中引用了欧几里得的5个公理之外的公设或公理的东西;针对欧氏几何的上述缺陷,数学家们做了大量工作来弥补这些缺陷;到19世纪末,德国数学家希尔伯特D. Hilbert,1862~1943于1899年发表了几何基础,书中成功地建立了欧几里得几何的一套完整的公理系统;首先他提出了8个基本概念,其中三个是基本对象：点、直线、面；5个是基本关系：点属于或关联直线,点属于或关联平面,一点在两点之间,两线段合同,两角合同;这些基本概念应服从5组公理：关联公理；顺序公理；合同公理；连续公理；平行公理;参见2或3;另外,人们注意到欧几里得平行公理是否与其它公理独立的问题,即平行公理可否能用其它公理推导出来;虽然有很多学者包括一些很有名的数学家曾宣称已经证明平行公理能用其它公理推导出来,但最后发现这些论证都是不正确的;于是从意大利数学家Saccheri1733开始,人们就转而猜平行公理与其它公理是独立的,即它不能从其它公理推导出来;罗巴切夫斯基Лобачевский,Н.И.,1792~1856和波尔约J,Bolyai, 1802~1860分别在1829年和1832年独立地用平行公理的反命题,即用“过给定直线外一点,存在着至少两条直线与给定的直线不相交”来代替欧几里得平行公理,并由这套新的体系演绎出一套与欧几里得几何迥然不同的命题,但并没有导致任何的矛盾,非欧几何就这样产生了;但是要人们真正信服这种纯理性的几何体系,还是应该将这种“虚”的几何学真正地构造出来,即提供这种“虚”几何的现实模型;19世纪70年代,德国数学家克莱因F. Klein, 1849~1925提出了Klein 模型,庞加莱J．H．Poincare, 1854~1912提出了上半平面Poincare模型;这些模型都能将非欧几何学在人们已经习惯的欧氏空间中实现出来;这样的非欧几何叫做双曲几何;1两个不同的点至少确定一条直线；2直线是无界的；3平面上任何两条都相交;就可得到一种相容的几何学,称为黎曼的非欧几何椭圆几何;这样的几何可以在球面上实现;由于罗巴切夫斯基和黎曼的非欧几何的发现,几何学从传统的束缚中解放出来了,从而为大批新的、有趣的几何的发展开辟了广阔的道路,并有广泛的应用,如：在爱因斯坦发现的广义相对论中,用到黎曼几何；由1947年对视空间从正常的有双目视觉的人心理上看到的空间所作的研究得出结论：这样的空间最好用罗巴切夫斯基的双曲几何来描述;如果实数系是相容的,则可以证明以上几种几何的公理系统都是各自相容的、独立的,但都不是完全的;然而奥地利数学家哥德尔K. Godel, 1906~1978证明了“对于包含自然数系的任何相容的形式体系F,存在F中的不可判定命题;”及“对于包含自然数系的任何相容的形式体系F,F的相容性不能在F中被证明;”因而想证明数学的内部相容性问题也就无望了;2 解析几何的诞生欧氏几何是一种度量几何,研究的是与长度和角度有关的量的学科;它的方法是综合的,没有代数的介入,为解析几何的发展留下了余地;解析几何的诞生是数学史上的一个伟大的里程碑;它的创始人是17世纪的法国数学家笛卡儿和费马;他们都对欧氏几何的局限性表示不满：古代的几何过于抽象,过多地依赖于图形;他们对代数也提出了批评,因为代数过于受法则和公式的约束,缺乏直观,无益于发展思想的艺术;同时,他们认识到几何学提供了有关真实世界的知识和真理,而代数学能用来对抽象的未知量进行推理,是一门潜在的方法科学;因此,把代数学和几何学中的精华结合起来,取长补短,一门新的学科——解析几何诞生了;解析几何的基本思想是用代数方法研究几何学,从而把空间的论证推进到可以进行计算的数量层面;对空间的几何结构代数化,用一个基本几何量和它的运算来描述空间的结构,这个基本几何量就是向量,基本运算是指向量的加、减、数乘、内积和外积;向量的运算就是基本几何性质的代数化;将几何对象数量化需要一座桥,那就是“坐标”;在平面上引进所谓“坐标”的概念,并借助这座桥,在平面上的点和有序实数对x,y之间建立一一对应的关系;每一对实数x,y都对应于平面上的一个点；反之,每一个点都对应于它的坐标x,y ;以这种方式可以将一个代数方程fx,y=0与平面上一条曲线对应起来,于是几何问题便可归结为代数问题,并反过来通过代数问题的研究发现新的几何结果;借助坐标来确定点的位置的思想古来有之,古希腊的阿波罗尼奥斯Apollonius of Perga,约公元前262~190关于圆锥曲线性质的推导；阿拉伯人通过圆锥曲线交点求解三次方程的研究,都蕴涵着这种思想;解析几何最重要的前驱是法国数学家奥雷斯姆,1323-1382,他在论形态幅度这部着作中提出的形态幅度原理或称图线原理,甚至接触到函数的图像表示,在此,他借用了“经度”、“纬度”这两个地理学术语来描述他的图线,相当于横坐标和纵坐标;到了16世纪,对运动与变化的研究已变成自然科学的中心问题;这就迫切地需要一种新的数学工具,导致了变量数学即近代数学的诞生;笛卡儿1637年发表了着名的哲学着作更好地指导推理与寻求科学真理的方法论,该书有三个附录：几何学、折光学和气象学,解析几何的发明包含在几何学这篇附录中;笛卡儿的出发点是一个着名的希腊数学问题——帕普斯问题：费马和笛卡儿研究解析几何的方法是大相径庭的,表达形式也截然不同：费马主要继承了希腊人的思想;尽管他的工作比较全面系统,正确地叙述了解析几何的基本思想,但他的研究主要是完善了阿波罗尼奥斯的工作,因此古典色彩很浓,并且沿用了韦达以字母代表数类的思想,这就要求读者对韦达的代数知识了解甚多;而笛卡儿则是从批判希腊的传统出发,决然同这种传统决裂,走的是革新古代方法的道路;他的方法更具一般性,也适用于更广泛的超越曲线;费马是从方程出发来研究它的轨迹；而笛卡儿则从轨迹出发建立它的方程;这正是解析几何中一个问题的正反两个方面的提法;但各有侧重,前者是从代数到几何,而后者是从几何到代数;从历史的发展来看,后者更具有突破性见5;解析几何解决的主要问题是见6：1通过计算解决作图问题;例如,分线段成已知比例;2求具有某种几何性质的曲线或曲面的方程;3用代数方法证明新的几何定理;4用几何方法解代数方程;例如,用抛物线与圆的交点解三次和四次代数方程;解析几何的诞生具有以下的伟大意义见6：1数学的研究方向发生了一次重大转折：古代以几何为主导的数学转为以代数和分析为主导的数学;2以常量为主导的数学转变为以变量为主导的数学,为微积分的诞生奠定了基础;3使代数和几何融合为一体,实现了几何图形的数量化;4代数的几何化和几何的代数化,使人类摆脱了现实的束缚,带来了认识新空间的需要,帮助人类从现实世界进入虚拟世界：从3维空间进入到更高维的空间;3 十八、十九世纪的几何对于几何学,十八世纪数学家们着眼于分析方法的应用,及与此相联系的坐标几何的发展;虽然早先已有部分结果,但形成为独立的学科主要是在十八世纪;伯努利兄弟以及欧拉、拉格朗日等在确定平面曲线曲率、拐点、渐伸线、渐屈线、测地线及曲线簇包络等方面做出许多贡献；蒙日自1771年起发表的一系列工作,则使微分几何在十八世纪的发展臻于高峰; 解析几何的基本课题是对称的坐标轴概念、平面曲线的系统研究等;帕伦于1705年、1713年将解析几何推广至三维情形,该项工作被克莱罗所继续;解析几何突破了笛卡儿以来作为求解几何难题的代数技巧的界限;对综合几何的兴趣直到十八世纪末才被重新唤起,这主要归功于蒙日的画法几何学;蒙日指出画法几何只是投影几何的一个方面,这促进了更一般的投影几何学与几何变换理论的发展;投影几何在十九世纪整整活跃了一个世纪,而几何变换则已成为现代几何学的基本概念;十九世纪是数学史上创造精神和严格精神高度发扬的时代;复变函数论的创立和数学分析的严格化,非欧几何的问世和射影几何的完善,群论和非交换代数的诞生,是这一世纪典型的数学成就;它们所蕴含的新思想,深刻地影响着二十世纪的数学;十九世纪最富革命性的创造当属非欧几何;自古希腊时代始,欧氏几何一直被认为是客观物质空间惟一正确的理想模型,是严格推理的典范;16世纪后的数学家在论证代数或分析结果的合理性时,都试图归之为欧氏几何问题;但欧氏几何的平行公设曾引起数学家的持久的关注,以弄清它和其他公理、公设的关系;这个烦扰了数学家千百年的问题,终于被高斯、罗巴切夫斯基和波尔约各自独立解决;高斯在1816年已认识到平行公设不可能在欧氏几何其他公理、公设的基础上证明,得到在逻辑上相容的非欧几何,其中平行公设不成立,但由于担心受人指责而未发表;1825年左右,波尔约和罗巴切夫斯基分别得到同样的结果,并推演了这种新几何中的一些定理;罗巴切夫斯基1829年的文章论几何基础是最早发表的非欧几何着作,因此这种几何也称为罗巴切夫斯基几何;这项发现的技术细节是简单的,但观念的变革是深刻的,欧氏几何不再是神圣的,数学家步入了创造新几何的时代;非欧几何对人们认识物质世界的空间形式提供了有力武器,但由于它背叛传统,创立之初未受到数学界的重视;只是当高斯有关非欧几何的通信和笔记在他1855年去世后出版时,才因高斯的名望而引起数学家们的关注;十九世纪前半叶最热门的几何课题是射影几何;1822年,彭赛列发表论图形的射影性质,这是他1813～1814年被俘关在俄国时开始研究的总结;他探讨几何图形在任一投影下所有截影共有的性质,他的方法具有象解析几何那样的普遍性;1827年左右,普吕克等人引进齐次坐标,用代数方法研究射影性质,丰富了射影几何的内容;对纯几何问题兴趣的增长,并未减弱分析在几何中的应用;高斯从1816年起参与大地测量和地图绘制工作,引起他对微分几何的兴趣;1827年他发表的关于曲面的一般研究,为这一数学分支注入了全新的思想,开创了微分几何的现代研究;参考书目1КостинВ.И.,几何学基础,苏步青译,商务印书馆,19562沈纯理等,经典几何,科学出版社,20043郑崇友等,几何学引论第二版,高等教育出版社,20054李文林,数学史概论第二版,高等教育出版社,20025吴文俊主编,世界着名数学家传记,科学出版社,20036张顺艳,数学的美与理,北京大学出版社,2004。

几何学的发展简史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。

第6章几何公理法简介公理法是整理和叙述数学知识的一种常用的方法，对于几何学人们往往把在实践中总结出来的若干最基本的命题作为公理，在此基础上再引出一些复杂的概念，并证明一些其它的命题，这种在公理体系基础上建立的并对其逻辑结构进行研究的几何学，称为几何基础。

本章介绍公理法的基本内容，从它发展的历史、基本原理、内容、公理的等价关系等，叙述公理法的思想与方法，简要介绍欧氏《几何原本》和欧氏几何学的希尔伯特公理体系．6.1 古代几何学简史四大文明古国，中国、印度、巴比伦、埃及都是大河流贯，土地肥沃，适宜农牧的好地方，为古代农牧民族定居生存提供了良好的条件．为了利用湍急的河流为农牧业生产服务，满足生产和生活的实际需要，产生和发展了技术和数学，测量土地，窥测天象，按制定历法以利农牧，这些都是历代的大事．我国计算圆周率常常与修订历法联系在一起，公元五世纪，我国数学家祖冲之计算圆周率 准确到小数六位，比欧洲人要早一千多年，就跟他制定大明历有关．我国古代搞土木建筑，计算面积、体积，粮仓的容积，累积了许多实践经验，留下了许多公式．祖冲之的儿子祖日恒计算球的体积，用奇妙的算法得到了完全正确的公式．我国最早的数学书《周髀算经》和《九章算术》里有许多几何问题，由这两书可以看到，圆周率和勾股定理早就知道了．这两部书所记载的问题源流极古，上可追溯到周秦以前，也有两汉时代的算法．再往前提一些，无论在石器时代的陶器上，或殷商的钟鼎上，都已有了非常精美的几何图案，说明我国几何学的历史是很悠久的，战国时的墨翟（约公元前480——390）所著墨经十五卷，比欧几里得(公元前408——355年)《原本》早一个多世纪，其中谈到圆是“一中同长”的图形（有一个中心，圆上各点到中心有相同的长度），谈到矩形是“柱隅四杂”（四杂即四条边即矩形有四条边，各角都是直角），其后荀卿（约公元前310——230）在他所著《荀子》一书中说，“四寸之矩尽天下之方也”，这与欧氏几何的公设“凡直角都相等”同义．这些例子表明，几何在中国已有了较高的发展水平．在埃及，公元前3000多年时，库佛王的金字塔就高达138公尺．希腊古代数学家泰勒斯（约公元前639——548年）曾利用相似的原理测量了金字塔的高度．这些事实说明，当时已有了测量术和几何的计算．古希腊的历史学家和数学家，认为埃及人的几何知识产生于对土地的测量．因为在尼罗河每次泛滥之后，他们就得把被河水冲没的地界重新测量一次．在希腊文中，“几何学”这个名词就是“土地测量”的意思．记录了埃及人几何知识的书，有两本流传至今．其一是公元前2000——1700年阿梅斯手抄的书，后人称为《阿梅斯杂录》；其二是缺少卷首的现在保存在莫斯科的书（约公元前十九世纪左右），称为《莫斯科杂录》．从这两本书上可以看到，当时埃及人已能够取一边为单位长度的正方形作为面积单位，并能用与现代相同的公式去计算矩形、三角形、梯形的面积．特别重要的是埃及人当时已能够精确地计算正四棱台的体积)(3122b ab a h V ++=． 但总的看来，当时这些国家对几何学的研究，还是比较简单的，没有能够超出对个别问题求特殊解答的范围．约在公元前七世纪，埃及人的几何知识传入希腊，那时希腊的经济文化比其他民族要繁荣昌盛得多，几何学也跟着发展成为一门科学．当时，希腊人不仅继续积累新的几何知识，并且开始采用特别的方法去创造理论．这种方法便是我们现在所用的演绎法（公理法）．希腊几何学的创始人是泰勒斯，他曾在埃及居住过，掌握了埃及人的数学知识，以后他的学识很快超过了当时埃及人的数学水平．泰勒斯从埃及回到他的故乡米勒都斯，在那里创办了学校，为古希腊培养了许多哲学家和其它学科的学者，成为当时著名的流派——依虹尼安派的创始人，对希腊文化的发展起了重大的作用．继泰勒斯之后，希腊数学家毕达哥拉斯（公元前569——500）也创立了一个有名的学派，称为毕达哥拉斯学派．这个学派为几何学的发展作出了重大的贡献，如毕达哥拉斯定理（勾股定理），三角形内角和定理，有关空间正多面体定理等等，都是由这个学派发现并证明的．毕达哥拉斯的学生希派斯还发现了无公度线段的存在，使几何学的发展大大地前进了一步．毕达哥拉斯学派稍后，在希腊的京城雅典，产生了科学史上著名的雅典学派．希波克拉特（公元前470年——？），柏拉图（公元前429——348年），欧道克斯（公元前408——355年）被称为雅典学派中最著名的三大几何学家．历史上第一部几何学教科书，就是希波克拉特写的．在这教科书中有了初步的几何定理的证明．柏拉图是当时希腊的哲学家，但他对几何学特别重视，他把逻辑学的思想方法引进了几何学，使原始的几何学变得更加系统与严密．欧道克斯在数学上的主要贡献是创造了比例论与“取尽法”，他的比例论后来编入了欧几里得《几何原本》的第五卷．欧几里得在这个理论的基础上，以当时最大可能的严密方式叙述了几何．“取尽法”是以下面的假设作基础的：如果从某数量去掉一半或更多的部分且对剩下的部分施行同一手续，并同样地一直进行下去的话，那么可以获得这样的数量，使它比任意给予的一数量还要小些．欧道克斯还得到了棱体、锥体和球体的体积计算方法．古希腊几何学的发展，与哲学发展有着密切的联系．特别值得提出的是逻辑学的创始人亚里斯多德（公元前384——322年）．他曾经指出：任何一种严密的科学体系的形成，是从一些不能证明的原理开始的，不然所需要的证明将要无止境地继续下去，形成无穷尽的步骤．至于不能证明的原理可分成两类：()a 一切科学共同具有的原理；()b 某一门科学特有的原理……．实际上，亚里斯多德所说的逻辑方法，就是今天我们在数学里普遍应用的演绎法．这种方法对当时的希腊几何学家欧几里得的历史巨著《几何原本》有着重大的影响．6.2 欧几里得的《几何原本》欧几里得是古希腊最伟大的一位几何学家．他是柏拉图派的学生，曾在埃及的亚历山大城教过数学，并且是希腊的亚历山大学派的创始人．欧几里得在他的千古不朽的名著《几何原本》（以后简称为《原本》）中，不仅非常详尽地搜集了当时人们所知道的一切几何学方面的资料，而且还把这些非常分散的知识用逻辑推理的方法，把它们编排成为一个系统的理论体系．他把几何学，依照亚里斯多德所说的严密科学理论的要求建筑在几个最初的假设（定义、公设、公理）上，由这些假设利用逻辑推理导出后面的一切定理．不仅如此，欧几里得还示范式地规定了几何证明的方法，主要的是分析法、综合法和归谬法．因此，欧几里得的《原本》，不但在完善和充实上大大地超过了在它以前的所有几何学著作，并且在以后的两千余年间依然没有一部几何著作可以和它比美．虽然十九世纪二十年代，俄国伟大的数学家尼•伊•罗巴切夫斯基（1792——1856年）有了新的发现，使几何学发生了革命，但直到现在，中学几何教科书中的叙述方法，仍与《原本》没有多大的实质性的差别．欧几里得《原本》的基本结构是定义、公设和公理的系统．《原本》共有十三卷，其中1、2、3、4、6、11、12、13、卷属于几何本身，其余则讲比例（用几何方式来叙述）和算术（属代数学的内容）．第一卷，包括三角形全等的条件、三角形的边角关系、平行线的理论以及三角形、多边形面积相等的理论．第二卷，叙述了如何把多边形变成等积的正方形．第三卷，叙述了圆的性质．第四卷，讨论了圆的内接和外切多边形．第六卷，论述了相似多边形．在最后三卷中，叙述了立体几何的理论．《原本》的每卷里，首先给要建立相互关系的一些重要概念下了定义．例如在第一卷里，首先列举了23个定义．为便于以后分析研究，在这里我们摘引最先的八个：定义1.点是没有部分的．2.线是有长度而没有宽度的．3.线的界限是点．4.直线是这样的线，它上面的点是一样放置着的．5.面是只有长度和宽度的．6.面的界限是线．7.平面是这样的面，它上面的直线是一样放置着的．8.平面上的角度是平面上的两条相交直线相互的倾斜度．在定义以后，欧几里得引进了公设和公理：公设1.从任一点到另一点可以引直线．2.每条直线都可以无限延长．3.以任意点作中心可以用任意半径作圆周．4.所有的直角都相等．5.平面上两直线被第三直线所截，若截线一侧的两内角之和小于二直角，则两直线必相交于截线的这一侧．公理1.等于同一量的量彼此相等．2.等量加等量得到等量．3.等量减等量得到等量．4.不等量加等量得到不等量．5.等量的两倍相等．6.等量的一半相等．7.能合同的量相等．8.全体大于部分．在公理后面，欧几里得按逻辑关系叙述了几何定理，把它们按一定的顺序，排成使得每个定理可以根据前面的命题、公设和定理来证明．他整理几何所用的方法是正确的，编着的《原本》是伟大的，但由于历史的局限性，欧几里得不可能把作为几何根基的基础整理得完美无缺．因此在《原本》的逻辑系统中显示出许多漏洞来．首先在概念方面，欧几里得要给他的书里所遇到的所有概念来下定义，实际上这是不可能的．例如“点”、“线”、“面”就是不能下定义的原始概念．所以，在欧几里得的《原本》里，除了一些有价值的定义外，也有一些定义并没有起定义的作用．例如定义4，直线是关于它上面的点都一样放置着的线，这句话可随便解释．可以解释为直线在它的所有点处都有同一方向，但是这样以来，就必须建立“方向”这个概念；也可以解释为，任何直线都可以合同，但是这样以来就必须建立“合同”（或“叠合”、“运动”）这个概念．其它如定义1，“点是没有部分的”，这个定义本身并没有什么精确的几何内容，所以在《原本》中连欧几里得本人都不能应用这样的定义．关于《原本》中列举的公设和公理，若严格按逻辑要求来证明以后的所有定理，这些公设与公理是不够的．例如，虽然欧几里得用到了连续性，但在他的公理系统中却没有连续公理．《原本》中第一卷第一个命题是这样的：在一定直线（应为线段）上作一等边三角形．设AB 是已知的一定直线。

“几何”一词，拉丁文是geometric，其源于希腊文ycouerpua（土地测量术）。

我国明末科学家徐光启（1562-1637）与意大利传教士利玛窦（R.Matteo，1553- 1610）1607年合译《几何原本》时首次采用。

几何学是一门古老而崭新的数学分支，其产生可追溯到距今8000年前的新石器时代。

最早始于人类生存及生产的需要，在长期生活、生产实践中，人们逐渐对图形有了一定的认识，形成了一些粗略的几何概念，归纳出一些有关图形的知识和经验，产生了初步的几何。

再经历代数学家的提炼和加工，逐渐形成了一门研究现实世界空间形式，即物体形状、大小和位置关系的数学分支，进而发展成为研究一般空间结构的数学分支。

几何学的发展大致经历了4个基本阶段。

1.实验几何的形成与发展几何学最早的产生可以用“积累几何事实，并企图建立起各个事实间的某种联系”来概括和描述。

源于人们观察天体位置、丈量土地、测量容积、制造生产工具等实践活动。

据考古资料记载，出土的十万年前的一些器皿上已出现的简略几何图案。

相传公元前2000年前大禹治水时，就已经能够使用规和矩等绘图工具进行测量和设计工作。

另外，从现存的古埃及、古巴比伦等国的史料可看出，在天文、测量中也大量地反映了几何图形与计算的知识。

然而，这一历史时期，尽管人们在观察实验的基础上积累了丰富的几何经验。

但在现存的史料中，未见这一时期总结出几何知识真实性的推理证明；某些计算公式仅是粗略和近似的；直至公元前7世纪以前，可以说是单纯地由经验积累，通过归纳而产生几何知识的阶段，被称为实验（归纳）几何阶段。

2.理论几何的形成与发展到了公元前7世纪，随着古埃及、古希腊之间贸易与文化的交流，埃及的几何知识逐渐传入希腊并得到巨大的发展。

这一时期，人们对几何知识开始了逻辑推理与论证，古希腊的泰勒斯（Thales，约公元前625一前547）首先证明了“对顶角相等”、“等腰三角形两底角相等”、“半圆上的圆周角是直角”等，因而被人们称为第一位几何学家；毕达哥拉斯（Pythagoras，公元前580一前501）学派首先证明了“三角形内角和等于二直角”、“勾股定理”、“只有五种正多面体”等。

欧氏几何的公理体系和我国平面几何课本的历史演变（一）几何原本与几何基础我们都知道，两千多年前，古希腊的数学家欧几里得写了一本著名的书《原本》。

在古往今来的浩瀚书海中，《原本》用各国文字出版的印数仅次于《圣经》而居世界第二位。

我国最早的中译本是在明朝末年由外国传教士利玛窦与我国科学家徐光启翻译的，1607年出版，书名定为《几何原本》。

此后，我国出版的各种译本都沿袭这一名称叫做《几何原本》。

《几何原本》列出了五条公设与五条公理，并在各章的开头给出了一系列定义，然后根据这些定义，公理和公设推导出了465个数学命题，（按照目前通行的希思英译本《Euclid’s Elements》13卷计算, 该书的中译本于1990年出版），其系统之严谨，推理之严密，令人叹为观止。

《几何原本》的内容涉及初等数学的各个领域，包括代数，数论，平面几何，立体几何，甚至现代极限概念的雏形，但各部分的表述大都是从图形出发的。

第一卷讲直线形，包括点、线、面、角的概念，三角形，两条直线的平行与垂直，勾股定理等；第二卷讲代数恒等式，如两项和的平方，黄金分割；第三卷讨论圆、弦、切线等与圆有关的图形；第四卷圆的内接和外切三角形，正方形，内接正多边形（5，10，15边）的作图；第五卷比例论，取材于欧多克索斯（Eudoxus）的公理法，使之适用于一切可公度和不可公度的量；第六卷将比例论应用平面图形，研究相似形；第七八九卷是初等数论，其中给出了辗转相除法，证明了素数有无穷多；第十卷篇幅最大，占全书的四分之一，主要讨论无理量，可以看作是现代极限概念的雏形；第十一卷讨论空间的直线与平面；第十二卷证明了圆面积的比等于直径的平方比，球体积的比等于直径的立方比，但没有给出比例常数；第十三卷详细研究了五种正多面体。

欧几里得《几何原本》中的内容已在现代中等教育中分成了若干部分，分别归入平面几何，代数，三角，立体几何。

初中平面几何的内容主要取材于《几何原本》的前六章，大致可以概括为点、线、面、角的概念，三角形，两条直线的位置关系（包括平行，垂直），四边形，圆，相似形，求图形的面积这样几个部分。