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直线和曲线、平行线和垂直线

拉伸的线、蚂蚁的路径、云的轮廓:这些都是线。 有些是直的,有些是曲线的。 直与弯、开与闭 直线不会改变方向,就像拉紧的绳子一样。 曲线始终改变方向,就像蛇的路径一样。 闭合线在其开始处结束,就像圆的轮廓一样。 开放 线有两个松散的末端。 仅由直线段组成的线是多边形。当它关闭时,它会绘制一个多边形。 这是一条什么样的线?单击答案并尝试连续点击五次。 Ative o JavaScript para ver esta figura interativa. 平行线和垂直线 想想火车轨道:它们并排运行并且永远不会相遇。像这样的线是 并行。 现在想象一下两条街道相交形成一个“纸角”的拐角。这些直 它们垂直:它们相交形成四个直角。 相交但不形成直角的线称为并发。 拖动球来移动直线,看看它们何时平行、共存或垂直。 Ative o JavaScript para ver esta figura interativa. Resumo · 哪里可以找到 **相似之处:**火车轨道、笔记本线、街道、吉他弦。 垂直线:门窗的角点,网格线的交点,字母T。 竞争对手:双手张开剪刀,字母X。 板材角部测试 要确定两条线是否垂直,请将一张纸的一角触摸交点。 如果两条线沿着纸张的边缘,它们将形成一个直角。瓦工也这样做 有正方形的东西! 直字母 请注意字母 E、H、L、N、T、V 和 Z。其中哪些有平行线? 哪些是垂直线? 检查答案 相似之处: E(躺着的三条线)、H(站着的两条线)、N(站着的两条线)和Z(躺着的两条线)。 垂直线: E、H、L 和 T。V 仅有竞争线,形成锐角。

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竞争直道

两条不同的相交线恰好有一个共同点。这似乎是显而易见的——这正是它花了这么长时间才写出来的原因。 谁发现的 希腊几何学家一直在使用这一事实,但欧几里得并没有将其纳入他的假设中。一些旧版本的几何原本添加了短语“两条直线不包含空格”来弥补差距;语言学家 J. L. Heiberg 在 19 世纪末对这部作品进行了批判性的编辑,他认为这段摘录是后来添加的。现代版本来自大卫·希尔伯特的重合公理 (1899):如果两条不同的直线有两个公共点,则它们将与两点确定一条直线的假设相矛盾。 欧几里得,文艺复兴时期的代表传统上与欧几里得或阿基米德相关。拉斐尔·桑齐奥 · 维基共享资源 · 公共领域 约翰·路德维格·海伯格。身份不明的摄影师 · 维基共享资源 · 公共领域 大卫·希尔伯特.身份不明的摄影师 · 维基共享资源 · 公共领域 故事 这个例子展示了几何学是如何成熟的。绘图可以让任何人相信两条直线相交于一点,但绘图并不能证明。古代和中世纪的评论家指出了欧几里得对这个人物的信任点。在 19 世纪,这些观点被转化为公理或定理。 点、线和重合关系:图形表示对象和关系。来自博客的原始教学插图。 今天的演示符合一句话:只需使用确定假设。这是用荒谬证明的第一个很好的例子,这种方法将在本书中多次出现。 在日常生活中 十字路口。 两条笔直的街道在一个十字路口交汇;地址“A 街和 B 街的拐角处”标识了一个地点。 **找到一幅画的中心。**用绳子标记矩形的两条对角线:唯一的交点是中心,即钉子所在的位置。 **瞄准器和十字线。**瞄准镜或相机的十字线使用两条相互竞争的直线来标记目标上的精确点。 **剪刀。**刀片围绕唯一的公共点(螺钉)旋转。 来源: 元素,第一本书 (D. Joyce) · 希尔伯特 (MacTutor)。 理论与结构 Definição · 竞争直道 当且仅当两条线有一个共同点时,它们才是并发的: $$r \cap s = \lbrace P \rbrace$$ 有竞争的直道吗?这些假设允许我们构建它们。按照演示然后重做图中的搭建即可。

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原始命题

如果点、线、面没有定义,就需要有人告诉游戏规则。这些规则就是假设。 谁发现的 用未经证明就接受的陈述开始理论的想法是希腊语。 亚里士多德(公元前 4 世纪)已经讨论了为什么每一种论证科学都需要初始原理,而欧几里得在几何原本中将其付诸实践,以五个假设开始了这部作品——第一个假设可以从一个点到另一个点画一条直线。在 1899 中,David Hilbert 完成了大约二十条公理的列表,其中包括欧几里得在没有说明的情况下使用的规则。 亚里士多德,后来的艺术表现。Lisipo 作品的副本 · 维基共享资源 · 公共领域 欧几里得,文艺复兴时期的代表传统上与欧几里得或阿基米德相关。拉斐尔·桑齐奥 · 维基共享资源 · 公共领域 大卫·希尔伯特.身份不明的摄影师 · 维基共享资源 · 公共领域 故事 欧几里得的方法在二十多个世纪中取得了成功: 元素 它是从先前的假设或定理推导出来的。这就是为什么这部作品直到 20 世纪都被用作教科书,并成为其他领域的典范——牛顿组织了 开始 斯宾诺莎写下了他的 伦理 “以几何学家的方式”。 艾萨克·牛顿。戈弗雷·内勒 (1646–1723) · 维基共享资源 · 公共领域 巴鲁克·斯宾诺莎.身份不明的画家 · 维基共享资源 · 公共领域 在 19 世纪,数学家意识到 几何原本 的一些证明取决于图中“看到”的事实,而不是假设中的事实。希尔伯特将所有事物重新组织成组——关联、顺序、同余、平行和连续——而本章的假设(存在、决定和包含)是他的关联公理的版本。 在日常生活中 三腿桌子不会摇晃。 三个不共线的点确定一个平面:这就是相机三脚架和挤奶凳在任何地板上都能稳固站立的原因。 梅森线。 两个钉子和一根拉长的绳子足以标记墙壁的对齐方式 - 两个点确定一条直线。 **游戏规则。**没有人证明象是沿对角线移动的;这是国际象棋的规则。这些假设的工作方式相同:它们是公认的规则,其余的是结果。 来源: 欧几里德 (MacTutor) · 元素,假设 1 · 希尔伯特 (MacTutor)。

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原始观念

点、线和面是所有几何图形的组合体——有趣的是,它们没有定义。 谁发现的 没有人“发现”点或直线:它们是与测量土地和绘制平面图的习惯一样古老的想法。第一个尝试以书面形式定义它们的人是亚历山大的欧几里得,大约在公元前300,在几何原本中:“点是没有部分的东西”,“线是没有宽度的长度”。两千多年后,在1899中,德国人David Hilbert提出了今天采用的解决方案:保留点、线和面未定义,只描述它们之间的关系。 欧几里得,文艺复兴时期的代表传统上与欧几里得或阿基米德相关。拉斐尔·桑齐奥 · 维基共享资源 · 公共领域 大卫·希尔伯特.身份不明的摄影师 · 维基共享资源 · 公共领域 故事 欧几里得的定义看起来很清楚,但它们对证明没有帮助:说一个点“没有部分”并不能告诉你任何可以用来证明定理的东西。每个定义都使用其他单词,这些单词也需要被定义,并且链条永无止境。在某个地方你必须停下来。 日期为 888 的《几何原本》手稿页面:X 书附录,MS。 D’Orville 301,对开页 268r,博德利图书馆。这是作品传承的见证。欧几里得的著作;中世纪抄写员;博德利图书馆 · 维基共享资源 · 公共领域。 希尔伯特一开始就停了下来。在你的书中 几何基础、点、线、面都是术语 原语:重要的是他们遵守的规则,例如“一条直线经过两点”。据说,他总结了这个想法,说可以用“点、线、面”来交换“桌子、椅子和啤酒杯”——只要规则继续适用,定理就仍然成立。 在日常生活中 地图和 GPS。 在应用程序中标记您地址的图钉是一个点:它表示位置,而不是大小。 激光水平仪。 瓦工在墙上投射的红线代表一条直线;是对齐瓷砖和架子的参考。 **桌面和地板。**平坦的表面是平面的模型;当一件家具“摇晃”时,这是因为地板的行为不像平面。 **数字屏幕。**图像由像素、按行和列组织的彩色小点组成。 来源: Euclid (MacTutor) · Hilbert (MacTutor) · 元素,定义 I.1。 理论与结构 几何概念(概念、术语、实体)是通过定义建立的。然而,原始概念在没有定义的情况下被采用。 Definição · 原始观念 我们将采用不定义点、直线和平面的概念。 我们对这些实体有直观的认识,这些知识来自经验和观察:铅笔尖的标记暗示着一个点,一根拉紧的线暗示着一条直线,桌子的顶部暗示着一个平面。 点、线、面符号 实体 字母表示法 示例 观点 拉丁字母 大写字母 $A, B, C, \ldots$ 直的 拉丁字母小写 $a, b, c, \ldots$ 平坦的 希腊字母小写 $\alpha, \beta, \gamma, \ldots$ 在图形表示中,点是一个小标记,直线是我们想象的在两个方向上无限延伸的线,而平面通常显示为平行四边形——这只是它的一部分,因为平面也是无限的。

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一点历史

进一步阅读 这个词 几何学 源自希腊语: 地理 (土地)和 指标 (测量)——测量土地。埃及人、巴比伦人、苏美尔人、印度教徒和波斯人已经利用几何学来分配洪水过后的肥沃土地、建造房屋和寺庙并遵循天空。但希腊人最先严格对待它,将其视为一种 演绎科学,带有定义、假设和定理。 希腊传统:知识在书本和学校中组织。 欧几里得的几何原本,几何学中最著名的著作。 几何原本 (1570) 英文版的卷首。 根据传统,米利都传说将几何学从埃及带到了希腊。在他之后出现了两个通过分析和演绎来研究图形和数字的学派:萨摩斯岛毕达哥拉斯的毕达哥拉斯学派和柏拉图的柏拉图学派。这一时期的顶峰是几何原本合集,由欧几里德于公元前300左右在亚历山大撰写。它涉及平面图形、圆形、三角形和四边形——我们在本书中遵循的方法正是源于此。 米利都的泰勒斯,后来的艺术表现。卢卡·佐丹奴 · 维基共享资源 · 公共领域 萨摩斯岛的毕达哥拉斯,后来的艺术表现。作者身份不明 · 维基共享资源 · 公共领域 柏拉图,后来的艺术表现。西兰尼翁肖像的罗马副本 · 维基共享资源 · 公共领域 欧几里得,文艺复兴时期的代表传统上与欧几里得或阿基米德相关。拉斐尔·桑齐奥 · 维基共享资源 · 公共领域

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三角形和圆形

三角形是几何研究中最常讨论的几何图形之一。它与圆的关系是理解各种几何结果的基础。其中一些结果称为三角形的显着点。 三角形的相似度 在比例帖子中,我们看到了三角形相似度的概念。在这里我们将证明三角形的相似性可以用圆形来证明。 圆里面有三角形 **引理1:**设AB和CD是圆的不同弦,它们相交于圆内的点P。然后 $$\dfrac{AP}{CP} = \dfrac{PD}{PB} $$ 具有两条相切边的三角形 **引理2:**如果顶角P的两条边与以O为圆心的圆在A点和B点相切,则$PA = PB.$ 具有切线和割线的三角形 **引理3:**设P是圆C外部的一点,r是通过P在B和C处与C相切的直线,s是C在A处的切线。那么 $$\dfrac{PB}{PA}=\dfrac{PA}{PC}$$ 有两条割线的三角形 **引理4:**设P是圆C外部的一点,r是通过P在A和B点与C相割的直线,s是在C和D点与C相割的直线。然后 $$\dfrac{PA}{PC}=\dfrac{PD}{PB}$$ 三角形中的值得注意的点 三角形的显着点的性质通常与周长有关。在介绍这些点之前,让我们定义一些几何的基本术语, 外心 定义 (垂直平分线): 与两个不同点 A 和 B 等距的点的几何轨迹。 定理 1: 任何三角形的三个 垂直平分线 边都交于与其顶点等距(相同距离)的点,因此该点是包含三个顶点的圆的中心。 定义 (外心): 它是您的 垂直平分线 之间的交汇点。 内心 **定理2:**任何三角形的角平分线都在其内部与边等距的点处相交。以该点为中心且其半径为该公共距离的圆与各边相切。 定义 (内心): 它是您的 角平分线 之间的交汇点。 垂心 定理 3: 任何三角形的(直)高都交于一点。 **定义(垂心):**它是高地的交汇点。 重心 **定理4:**任何三角形的中线相交于一个点,该点到任何顶点的距离等于相应中线测量值的2/3。 定义 (重心): 给定一个三角形,其中线的交点称为质心或 重心。 欧拉直线 **定理5(欧拉直线):**在任何三角形中,外心、垂心和重心共线。 这些是三角形和圆形上的点。等待接下来的帖子。

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周长

几何学的主要著作,欧几里得的书《几何原本》,对直线和圆有几个结果。在这篇文章中,我们将展示该主题的几个结果。 基本设置 下面我们定义一些使用圆的基本术语。 中心 **定义(中心):**是与圆上任意点距离相同的点。 射线 **定义(半径):**是从中心到圆周的任何直线段。 细绳 定义(弦): 是两端位于圆上的任何直线段。 直径 **定义(直径):**是穿过圆心的弦。值得记住的是,它是圆中最大的弦。该弦等于半径的两倍。 $$D = 2R$$ 切线 当使用直线和圆时,我们需要一些属性。第一条是切线。 **定义(切线):**在平面中,我们说圆的切线,即在一点处截取的线。交点是切点 (T)。 引理 1: 当且仅当直线垂直于在该点结束的半径时,直线与圆在一点相切。 割线 其中第二条是割线。 **定义(割线):**在平面中,我们称圆的割线,即在多个点处截取的线。 引理 2: 直线与圆相交当且仅在两点相交。 提出的问题 证明,给定一个角,其圆心位于 角平分线(角的顶点除外)且半径等于从该中心到角的一侧的距离的圆与(角的)两侧都相切。此外,与角度两侧相切的每个圆的圆心都在 角平分线,并且该圆在角度内部,除了两个接触点之外 证明,给定两个同心圆,如果较大同心圆的弦与较小同心圆相切,则接触点是弦的中点。 两个圆的位置 给定平面中的两个圆,相对于它们的位置有一些属性。在这种情况下,我们有 3 种情况: