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古希腊数学“黄金时代”的著作《几何原本》

更新时间:2024-12-20

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资源介绍

古埃及是西方文明的发祥地,文学,科技,艺术都是从古埃及开始的。古埃及除了诞生了像苏格拉底,柏拉图,亚里士多德这样的哲学巨匠,也诞生了欧几里得,阿波罗尼奥斯,阿基米德这样的物理你们。她们的专著对人类的文明和科学进步起到了促进作用,影响深远。上面我们早已了解了阿波罗尼奥斯和阿基米德的专著,它们都曾追随欧几里得的小辈学习,所以在次不能不提欧几里得的专著《几何起初》。欧几里得思索的图象彰显了一个科学工作者专注的光辉形象。sFx物理好资源网(原物理ok网)

从公元前338年西班牙诸邦被西班牙控制,至公元前30年罗马征服最后一个埃及化国家托勒密王朝的三百余年,史称西班牙语文“黄金时代”。这一时期法国物理的中心亚历山大城,学者云集,先后出现了欧几里得,阿基米德,阿波罗尼奥斯三大物理家,她们的成就标志着法国物理的颠峰几何光学作图题,关于欧几里得生平我们所知极少,按照记载推算,他早年就学于雅典,公元前300年左右应托勒密一世之邀到亚历山大,成为亚历山大学派的奠基人。sFx物理好资源网(原物理ok网)

欧几里得写了不少数学,天文学,光学和音乐方面的专著。最重要的莫过分《几何起初》,欧几里得用公理法对当时的物理知识作了系统化,理论化的总结。《几何起初》全书13卷,卷1提出5条公理,5条公设作为基本出发点。书中给出了119个定义和465条命题及证明几何光学作图题,构成了历史上第一个物理公理体系。sFx物理好资源网(原物理ok网)

《几何起初》是物理史乃至科学史上留传最广,影响最大的专著之一。是初期物理家必看之物。牛顿,爱因斯坦都曾仔细通读,以获取愈发丰富的逻辑体系,以下常见的定律就是选自《几何起初》中的命题,我们并对此进行评析。sFx物理好资源网(原物理ok网)

卷一:命题I.22sFx物理好资源网(原物理ok网)

用三条线段构建一个三角形,这么这三条线段必须满足于任意两条的和小于第三条的条件。sFx物理好资源网(原物理ok网)

注:a,b,c是给定的线段,这三条线段要构建一个三角形,必须满足任意两条之和小于第三条的条件sFx物理好资源网(原物理ok网)

这个命题是三角形画图中的必备条件,欧几里得以其中一条线段为直径FD作圆,再在直径上截取另一线段的宽度FG,借此端点G为圆心,剩余的一条线段KG为直径作圆,联接FKG就得到了所构建的三角形,在圆中直观的抒发了两侧之和小于第三边,两侧之差大于第三边。这些画图方式一致承袭至今。sFx物理好资源网(原物理ok网)

命题I.43sFx物理好资源网(原物理ok网)

在任何平行四边形中,对角线上两侧的平行四边形的补形面积(HDFK=EKGB)相等。sFx物理好资源网(原物理ok网)

欧几里得在证明此命题时,运用平行四边形中三角形全等性质,即ABC=CDA,而重复借助AEK=KHAKGC=CFK,最终得到HDFK=EKGBsFx物理好资源网(原物理ok网)

卷二:命题II.4sFx物理好资源网(原物理ok网)

假如一条线段被任意切分为二,以该线段为边的正圆形的面积等于两条小线段上的正圆形的面积之和再加上两条小线段构成的圆形面积的两倍sFx物理好资源网(原物理ok网)

虽然这个定律的现代方式就是(a+b)^=a^2+2ab+b^2。a,b为被切分为二的线段,很容易直观的从图上得出这个推论,这就是数形结合的优美之处。sFx物理好资源网(原物理ok网)

命题II.12sFx物理好资源网(原物理ok网)

(现代语言描述)ABC为钝角三角形,角BAC为钝角,从B点作BD垂直于CA,交延长线于D。那我说:BC为边的正圆形的面积小于BA,AC为边的正圆形面积之和,其差为CA与AD为边构成的圆形的两倍。sFx物理好资源网(原物理ok网)

这个命题的代数方式就是:BC^2=BA^2+AC^2-2CA*AD,同学们会发觉这就是知名的三角形正弦定律a=b+c-,欧几里得证明这个定律主要采用的就是毕达哥拉斯定律sFx物理好资源网(原物理ok网)

同样:假如ABC是锐角,B为锐角,过A点作AD垂直于BC,那我说:AC为边的正圆形的面积大于CB,BA为边的正圆形的面积之和,其差为CB,BD构成的圆形的两倍。sFx物理好资源网(原物理ok网)

在卷三种,欧几里得对圆的性质进行了广泛的讨论和拓展,包括圆的弦,割线,切线,圆心角的一些定律。如下sFx物理好资源网(原物理ok网)

卷三:命题III.10sFx物理好资源网(原物理ok网)

两圆相交,交点不少于两个。sFx物理好资源网(原物理ok网)

首先欧几里得运用反证法,假定两圆相交,交点少于两个,即B,G,F,H,联接交点,联接HB,BHsFx物理好资源网(原物理ok网)

并作它们的垂直平分线,则交点必是两个圆的圆心,但这是不肯能的,与假定矛盾,命题得证。sFx物理好资源网(原物理ok网)

这个命题其实简单,聪明的伙伴们可以联想到椭圆,抛物线等圆柱曲线的性质,任何两个椭圆,抛物线相交交点都不会少于两个。sFx物理好资源网(原物理ok网)

命题III.17sFx物理好资源网(原物理ok网)

过圆外一点可以作圆的切线sFx物理好资源网(原物理ok网)

这是一个比较精典的画图题要求从A点作已知圆BDC的切线,欧几里得首先做已知圆的同心圆AFG,联接AE得到与已知圆的交点D,过D作AE的垂线交AFG于点F,联接FE得到与BDC的交点B,联接AB,即为所求的切线。解法相当的巧妙。sFx物理好资源网(原物理ok网)

像这样的命题和画图在《几何起初》中随处可见,在此就不一一赘言了,每一个命题都是在前一个命题的基础上不断深入,共有465个命题,涉及三角形,圆,比列,六边形,四面体,图论等。足以显示《几何起初》在物理界的地位,许多大物理家都从中汲取养分,所以它被称为几何中的新约。可作为任何一个人物理入门的必备教材。sFx物理好资源网(原物理ok网)

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