‘壹’ 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。
‘贰’ 平面几何学的基础是什么
?平面几何
①基本欧氏几何知识结构
基本的辅助线,点,圆,相似形的应用
推荐:《奥数教程-初三》各地中考题及模拟题
②对几何结构的把握,对称性,各种近代欧氏几何框架,几何变换。
推荐:《近代欧氏几何学》,建议使用软件几何画板并参与与之相关的网上讨论。缺少一本习题集,可使用《几何变换》及叶中豪的习题。《数学竞赛中的平面几何问题》(一本俄罗斯的书,此书组合几何部分也很好)中几何变换及反演射影几何。
2?解析几何
①基本知识:已知与未知的互化,元的设置,设计计算路线。
②每一步计算的几何意义,计算中的对称性,代数结构。
以下基本观点:
几何中关系到达一定的复杂度后,代数的使用是自然而且必须的。不应一味地强调使用解析法盲目运算(解析法能解决问题,但不能很好地揭示问题的内部结构),也不应一味地强调使用纯平几。这两者都易忽略问题的实质,一切以自然为上。
我们熟知的几何计算方法大体有:
①欧氏几何公理中直接使用未知量计算
②解析法
③复数法
④向量法
⑤利用定理AC⊥BD AB2+CD2=AD2+BC2
⑥三角法
但实际上每道题都有自己的结构,也有一套独特的最简洁的代数表示,它是一题一法。以上六种方法的使用也是因题而异,使用的过程中有诸多技巧,绝不可盲目计算。
推荐:《解析几何的方法与技巧》《圆锥曲线的几何性质》《三角与几何》
3?立体几何
推荐:《奥林匹克数学研究教程》中立体几何部分
《奥数教程》系列中向量部分。
《几何不等式》