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幾何原本講的是什麽?

《幾何原本》(希臘語:Στοιχε?α)是古希臘數學家歐幾裏得所著的壹部數學著作,***13卷。這本著作是歐幾裏得幾何的基礎,在西方是僅次於《聖經》而流傳最廣的書籍。

古希臘數學家歐幾裏得是與他的巨著——《原本》壹起名垂千古的。在《原本》裏,歐幾裏得系統地總結了古代勞動人民和學者們在實踐和思考中獲得的幾何知識,並把人們公認的壹些事實列成定義和公理,以形式邏輯的方法,用這些定義和公理來研究各種幾何圖形的性質,從而建立了壹套從公理、定義出發,論證命題得到定理得幾何學論證方法,形成了壹個嚴密的邏輯體系——幾何學。而這本書,也就成了歐式幾何的奠基之作。

歐幾裏得所著的《原本》大約成書於公元前300年,原書早已失傳,如今見到的《幾何原本》是經過後來的數學家們修改過的,而且有的包含13卷,有的包含15卷,書中大部分內容有關圖形的知識(即幾何知識)。

兩千多年來,《幾何原本》壹直是學習數學幾何部分的主要教材。哥白尼、伽利略、笛卡爾、牛頓等許多偉大的學者都曾學習過《幾何原本》,從中吸取了豐富的營養,從而作出了許多偉大的成就。

《幾何原本》最主要的特色是建立了比較嚴格的幾何體系,在這個體系中有四方面主要內容,定義、公理、公設、命題(包括作圖和定理)。《幾何原本》第壹卷列有23個定義,5條公理,5條公設。(其中最後壹條公設就是著名的平行公設),

這些定義、公理、公設就是《幾何原本》全書的基礎。全書以這些定義、公理、公設為依據邏輯地展開他的各個部分的。比如後面出現的每壹個定理都寫明什麽是已知、什麽是求證。都要根據前面的定義、公理、定理進行邏輯推理給予仔細證明。

歐幾裏得《幾何原本》的誕生在幾何學發展的歷史中具有重要意義。它標誌著幾何學已成為壹個有著比較嚴密的理論系統和科學方法的學科。

但是歐幾裏得幾何學仍舊是中學生學習數學基礎知識的好教材。

它已成為培養、提高青少年邏輯思維能力的好教材。歷史上不知有多少科學家從學習幾何中得到益處,從而做出了偉大的貢獻。

在幾何學上的影響和意義

在幾何學發展的歷史中,歐幾裏得的《幾何原本》起了重大的歷史作用。這種作用歸結到壹點,就是提出了幾何學的“根據”和它的邏輯結構的問題。在他寫的《幾何原本》中,就是用邏輯的鏈子由此及彼的展開全部幾何學,這項工作,前人未曾作到。《幾何原本》的誕生,標誌著幾何學已成為壹個有著比較嚴密的理論系統和科學方法的學科。並且《幾何原本》中的命題1.47,證明了在西方是歐幾裏德最先發現的勾股定理,從而說明了歐洲是西方最早發現勾股定理的大洲。(中國發現勾股定理的是商高,時間為公元前1120年,比歐洲早約八百余年。)

論證方法上的影響

關於幾何論證的方法,歐幾裏得提出了分析法、綜合法和歸謬法。所謂分析法就是先假設所要求的已經得到了,分析這時候成立的條件,由此達到證明的步驟;綜合法是從以前證明過的事實開始,逐步的導出要證明的事項;歸謬法是在保留命題的假設下,否定結論,從結論的反面出發,由此導出和已證明過的事實相矛盾或和已知條件相矛盾的結果,從而證實原來命題的結論是正確的,也稱作反證法。

作為教材的影響

從歐幾裏得發表《幾何原本》到如今,已經過去了兩千多年,盡管科學技術日新月異,由於歐氏幾何具有鮮明的直觀性和有著嚴密的邏輯演繹方法相結合的特點,在長期的實踐中表明,它巳成為培養、提高青少年邏輯思維能力的好教材。歷史上不知有多少科學家從學習幾何中得到益處,從而作出了偉大的貢獻。

(牛頓的例子)

少年時代的牛頓在劍橋大學附近的夜店裏買了壹本《幾何原本》,開始他認為這本書的內容沒有超出常識範圍,因而並沒有認真地去讀它,而對笛卡兒的“坐標幾何”很感興趣而專心攻讀。後來,牛頓於1664年4月在參加特列臺獎學金考試的時候遭到落選,當時的考官巴羅博士對他說:“因為妳的幾何基礎知識太貧乏,無論怎樣用功也是不行的。”這席談話對牛頓的震動很大。於是,牛頓又重新把《幾何原本》從頭到尾地反復進行了深入鉆研,為以後的科學工作打下了堅實的數學基礎。

《原本》的缺憾

但是,在人類認識的長河中,無論怎樣高明的前輩和名家,都不可能把問題全部解決。由於歷史條件的限制,歐幾裏得在《幾何原本》中提出幾何學的“根據”問題並沒有得到徹底的解決,他的理論體系並不是完美無缺的。比如,對直線的定義實際上是用壹個未知的定義來解釋另壹個未知的定義,這樣的定義不可能在邏輯推理中起什麽作用。又如,歐幾裏得在邏輯推理中使用了“連續”的概念,但是在《幾何原本》中從未提到過這個概念。

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