㈠ 初一数学几何基础知识点总结归纳
一、目标与要求
1.能从现实物体中抽象得出几何图形,正确区分立体图形与平面图形;能把一些立体图形的问题,转化为平面图形进行研究和处理,探索平面图形与立体图形之间的关系。
2.经历探索平面图形与立体图形之间的关系,发展空间观念,培养提高观察、分析、抽象、概括的能力,培养动手操作能力,经历问题解决的过程,提高解决问题的能力。
3.积极参与教学活动过程,形成自觉、认真的学习态度,培养敢于面对学习困难的精神,感受几何图形的美感;倡导自主学习和小组合作精神,在独立思考的基础上,能从小组交流中获益,并对学习过程进行正确评价,体会合作学习的重要性。
二、知识框架
三、重点
从现实物体中抽象出几何图形,把立体图形转化为平面图形是重点;
正确判定围成立体图形的面是平面还是曲面,探索点、线、面、体之间的关系是重点;
画一条线段等于已知线段,比较两条线段的长短是一个重点,在现实情境中,了解线段的性质“两点之间,线段最短”是另一个重点。
四、难点
立体图形与平面图形之间的转化是难点;
探索点、线、面、体运动变化后形成的图形是难点;
画一条线段等于已知线段的尺规作图方法,正确比较两条线段长短是难点。
五、知识点、概念总结
1.几何图形:点、线、面、体这些可帮助人们有效的刻画错综复杂的世界,它们都称为几何图形。从实物中抽象出的各种图形统称为几何图形。有些几何图形的各部分不在同一平面内,叫做立体图形。有些几何图形的各部分都在同一平面内,叫做平面图形。虽然立体图形与平面图形是两类不同的几何图形,但它们是互相联系的。
2.几何图形的分类:几何图形一般分为立体图形和平面图形。
3.直线:几何学基本概念,是点在空间内沿相同或相反方向运动的轨迹。从平面解析几何的角度来看,平面上的直线就是由平面直角坐标系中的一个二元一次方程所表示的图形。求两条直线的交点,只需把这两个二元一次方程联立求解,当这个联立方程组无解时,二直线平行;有无穷多解时,二直线重合;只有一解时,二直线相交于一点。常用直线与X轴正向的夹角(叫直线的倾斜角)或该角的正切(称直线的斜率)来表示平面上直线(对于X轴)的倾斜程度。
4.射线:在欧几里德几何学中,直线上的一点和它一旁的部分所组成的图形称为射线或半直线。
5.线段:指一个或一个以上不同线素组成一段连续的或不连续的图线,如实线的线段或由“长划、短间隔、点、短间隔、点、短间隔”组成的双点长划线的线段。
线段有如下性质:两点之间线段最短。
6.两点间的距离:连接两点间线段的长度叫做这两点间的距离。
7.端点:直线上两个点和它们之间的部分叫做线段,这两个点叫做线段的端点。
线段用表示它两个端点的字母或一个小写字母表示,有时这些字母也表示线段长度,记作线段AB或线段BA,线段a。其中AB表示直线上的任意两点。
8.直线、射线、线段区别:直线没有距离。射线也没有距离。因为直线没有端点,射线只有一个端点,可以无限延长。
9.角:具有公共端点的两条不重合的射线组成的图形叫做角。这个公共端点叫做角的顶点,这两条射线叫做角的两条边。
一条射线绕着它的端点从一个位置旋转到另一个位置所形成的图形叫做角。所旋转射线的端点叫做角的顶点,开始位置的射线叫做角的始边,终止位置的射线叫做角的终边。
10.角的静态定义:具有公共端点的两条不重合的射线组成的图形叫做角。这个公共端点叫做角的顶点,这两条射线叫做角的两条边。
11.角的动态定义:一条射线绕着它的端点从一个位置旋转到另一个位置所形成的图形叫做角。所旋转射线的端点叫做角的顶点,开始位置的射线叫做角的始边,终止位置的射线叫做角的终边
12.角的符号:角的`符号:
13.角的种类:角的大小与边的长短没有关系;角的大小决定于角的两条边张开的程度,张开的越大,角就越大,相反,张开的越小,角则越小。在动态定义中,取决于旋转的方向与角度。角可以分为锐角、直角、钝角、平角、周角、负角、正角、优角、劣角、0角这10种。以度、分、秒为单位的角的度量制称为角度制。此外,还有密位制、弧度制等。
锐角:大于0,小于90的角叫做锐角。
直角:等于90的角叫做直角。
钝角:大于90而小于180的角叫做钝角。
平角:等于180的角叫做平角。
优角:大于180小于360叫优角。
劣角:大于0小于180叫做劣角,锐角、直角、钝角都是劣角。
周角:等于360的角叫做周角。
负角:按照顺时针方向旋转而成的角叫做负角。
正角:逆时针旋转的角为正角。
0角:等于零度的角。
余角和补角:两角之和为90则两角互为余角,两角之和为180则两角互为补角。等角的余角相等,等角的补角相等。
对顶角:两条直线相交后所得的只有一个公共顶点且两个角的两边互为反向延长线,这样的两个角叫做互为对顶角。两条直线相交,构成两对对顶角。互为对顶角的两个角相等。
还有许多种角的关系,如内错角,同位角,同旁内角(三线八角中,主要用来判断平行)!
14.几何图形分类
(1)立体几何图形可以分为以下几类:
第一类:柱体;
包括:圆柱和棱柱,棱柱又可分为直棱柱和斜棱柱,棱柱体按底面边数的多少又可分为三棱柱、四棱柱、N棱柱;
棱柱体积统一等于底面面积乘以高,即V=SH,
第二类:锥体;
包括:圆锥体和棱锥体,棱锥分为三棱锥、四棱锥以及N棱锥;
棱锥体积统一为V=SH/3,
第三类:球体;
此分类只包含球一种几何体,
体积公式V=4R3/3,
其他不常用分类:圆台、棱台、球冠等很少接触到。
大多几何体都由这些几何体组成。
(2)平面几何图形如何分类
a.圆形
b.多边形:三角形(分为一般三角形,直角三角形,等腰三角形,等边三角形)、四边形(分为不规则四边形,体形,平行四边形,平行四边形又分:矩形,菱形,正方形)、五边形、六……
注:正方形既是矩形也是菱形
㈡ 几何的几何基础
希尔伯特《几何基础》 人们对《几何原本》中在逻辑结果方面存在的一些漏洞、破绽的发现,正是推动几何学不断向前发展的契机。最后德国数学家希尔伯特在总结前人工作的基础上,在他1899年发表的《几何基础》一书中提出了一个比较完善的几何学的公理体系。这个公理体系就被叫做希尔伯特公理体。
希尔伯特不仅提出了—个完善的几何体系,并且还提出了建立一个公理系统的原则。就是在一个几何公理系统中,采取哪些公理,应该包含多少条公理,应当考虑如下三个方面的问题:
第一,共存性(和谐性),就是在一个公理系统中,各条公理应该是不矛盾的,它们和谐而共存在同一系统中。
第二,独立性,公理体系中的每条公理应该是各自独立而互不依附的,没有一条公理是可以从其它公理引伸出来的。
第三,完备性,公理体系中所包含的公理应该是足够能证明本学科的任何新命题。
这种用公理系统来定义几何学中的基本对象和它的关系的研究方法,成了数学中所谓的“公理化方法”,而把欧几里得在《几何原本》提出的体系叫做古典公理法。 公理化的方法给几何学的研究带来了一个新颖的观点,在公理法理论中,由于基本对象不予定义,因此就不必探究对象的直观形象是什么,只专门研究抽象的对象之间的关系、性质。从公理法的角度看,我们可以任意地用点、线、面代表具体的事物,只要这些具体事物之间满足公理中的结合关系、顺序关系、合同关系等,使这些关系满足公理系统中所规定的要求,这就构成了几何学。
因此,凡是符合公理系统的元素都能构成几何学,每一个几何学的直观形象不止只有—个,而是可能有无穷多个,每一种直观形象我们把它叫做几何学的解释,或者叫做某种几何学的模型。平常我们所熟悉的几何图形,在研究几何学的时候,并不是必须的,它不过是一种直观形象而已。
就此,几何学研究的对象更加广泛了,几何学的含义比欧几里得时代更为抽象。这些,都对近代几何学的发展带来了深远的影响。
㈢ 几何学基础的陈述
古代学者就已开始着手改善《几何原本》中所陈述的那个欧氏几何公理系统.古希腊数学家、力学家阿基米德(Archimedes)就曾为了严格陈述关于长度、面积和体积的测量理 论而扩充过欧几里得的公设表.人所共知的阿基米 德公设便是其中一例.
直到19世纪末期,人们才第一次给出了一个完备的公理系统.从这个公理系统出发,能够不依靠任何空间观 念的直观而推出欧氏几何的所有定理.这一公理系统的构造成功应归功于德国数学家希尔伯特 (Hilbert,D.).他的这个欧几里得几何公理系统于1899年首次发表,并由此而激起了人们对欧几里得 几何基础的广泛关注.他的《几何基础》不仅解决了如何用公理化方法研究几何学的基础问题,还把公 理化方法推向了完善化阶段,以致使该书成为近代 公理化思想方法的代表作.而公理化方法又有力地推动着数学基础的研究与探索.
19世纪的俄国年轻数学家罗巴切夫斯基产生了与前人完全不同的信念:他认为第五公设不能从其余的几何公理中推演 出来,欧氏几何不是惟一的真实.于是罗巴切夫斯基在欧氏几何公理系统中剔除第五公设,却同时加进 一个相反于第五公设的公理过平面上一已知直线 外的一点,至少可以引两条直线与该已知直线不相 交.人们称之为“罗氏公设“因此构造出一个新的 几何系统,称为罗巴切夫斯基几何系统。
直到19世纪末叶,法国数学家庞加莱(Poincare,(J.-)H.)率先在欧氏几何系统中构造了 一个罗氏几何模型,就是在欧氏几何系统中选取三类几何对象,分别称为罗氏平面、罗氏直线、罗氏点, 亦即分别作为罗氏几何元素“平面、直线、点”的解 释,然后再去验证所选的这些几何对象之间的关系 能以满足罗氏几何系统的每一条公理的要求.
法国数学家笛卡儿(Descartes,R.)所创建之解析几何的启发,终于在实数系统中构造了一个欧氏几何系统的模型.这 样,只要假定实数系统是无矛盾的,则欧氏几何与罗氏几何都是相容的.并由此可以进一步得出结论:第 五公设是不可能从其他公设、公理中作为定理而被证明,否则罗氏几何系统中将有第五公设与罗氏公 设并存而成为矛盾系统了.因而相对于实数系统为 相容系统而言,第五公设问题已获得了明确的答案. 但实数系统究竟相容与否,最终又要归结到作为整 个经典数学之理论基础的集合论的相容性问题.还 应指出,当时年仅21岁的匈牙利数学家波尔约 (Bolyai,J)和德国数学家髙斯(Gauss,G.F.)也不约而同地发现了新几何的存在。