学过数学的人,都知道它有一门分科叫作“几何学”,然而却不一定知道“几何”这个名称是怎么来的。在我国古代,这门数学分科并不叫“几何”,而是叫作“形学”。“几何”二字,在中文里原先也不是一个数学专有名词,而是个虚词,意思是“多少”。比如三国时曹操那首著名的《短歌行》诗,有这么两句:“对酒当歌,人生几何?”这里的“几何”就是多少的意思。那么,是谁首先把“几何”一词作为数学的专业名词来使用的,用它来称呼这门数学分科的呢?这是明末杰出的科学家徐光启。
徐光启(1562-1633年)出生在上海县法华汇(今上海市徐家汇)一个小商人的家里。当时的法华汇还不是城市而是乡村,四周都是种满庄稼的农田。徐光启小时候进学堂读书,就很留心观察周围的农事,对农业生产有着浓厚的兴趣。二十岁考中秀才以后,他在家乡和广东、广西教书,白天给学生上课,晚上常常默对孤灯,广泛阅读古代的农书,钻研农业生产技术。由于农业生产同天文历法、水利工程的关系非常密切,而天文历法、水利工程又离不开数学,他又进一步博览古代的天文历法、水利和数学著作。
1594年,徐光启在韶州(今广东韶关)教书的时候,认识了一个来中国传播天主教的耶稣会土郭静居。在郭静居那儿,他第一次见到一幅世界地图,知道在中国之外竟有那么大的一个世界;又第一次听说地球是圆的,有个叫麦哲伦的西洋人乘船绕地球环行了一周;还第一次听说意大利科学家伽利略制造了天文望远镜,能清楚地观测天上星体的运行。所有这些,对他来说,都是闻所未闻的新鲜事。从此,他又开始接触西方近代的自然科学,知识更加丰富了。
明朝末年,宦官专权,政治黑暗,人民的生活非常痛苦,农民起义到处发生;正在东北崛起的满洲贵族,又不时对明朝发动进攻,整个社会处在动荡不安的状态。象所有正直的知识分子一样,徐光启富于爱国的热忱,他希望能够利用科学技术帮助国家富强起来,使天下的黎民过上“丰衣食,绝饥寒”的安定富裕的生活。因此,他认为不仅应该认真总结我国古代的科学成就,还应该很好地学习西方先进的自然科学,取长补短,使我国的科学技术得到进一步的发展。
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。
几何十大公理 1.过两点有且只有一条直线. 2.两点之间,线段最短. 3.垂线段最短. 4.过一点有且只有一条直线与已知直线垂直.5.过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行.(平行公理)6.同位角相等,两直线平行.7.有两边及其夹角对应相等的两个三角形全等.(SAS)8.有两角及其夹边对应相等的两个三角形全等.(ASA)9.三边对应相等的两个三角形全等.(SSS) 10.斜边和一条直角边对应相等的两个直角三角形全等.(HL) 《圆》这一章的结论,都是定理、定义或推论,没有公理我觉得编教材的时候谁是公理并不重要,重要的是让初中生体会这种从基本事实出发进行推理演绎的妙用,学会逻辑推理的基本方法. 其实全等三角形的判定根本不是公理,但是连欧几里德的几何体系也难免有不完善之处. 所以作为初中教材,基本原则应该是避繁就间,条理清晰. 将一些不易证的结论归为公理,可以使学生抓住主要问题,忽略次要问题. 待掌握了一定的知识和能力再去追究完善的公理体系也并不晚. 教材的编著者这样做,不能不说是花了心思的. 几何学是建立在公理基础上通过推理演绎而成的.因而扎实地掌握公理对学习几何作用极大.现总结了10条初中教材所提及的无需证明的最基本结论作为公理。
几何十大公理
1.过两点有且只有一条直线.
2.两点之间,线段最短.
3.垂线段最短.
4.过一点有且只有一条直线与已知直线垂直.
5.过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行.(平行公理)
6.同位角相等,两直线平行.
7.有两边及其夹角对应相等的两个三角形全等.(SAS)
8.有两角及其夹边对应相等的两个三角形全等.(ASA)
9.三边对应相等的两个三角形全等.(SSS)
10.斜边和一条直角边对应相等的两个直角三角形全等.(HL)
《圆》这一章的结论,都是定理、定义或推论,没有公理
我觉得编教材的时候谁是公理并不重要,重要的是让初中生体会这种从基本事实出发进行推理演绎的妙用,学会逻辑推理的基本方法.
其实全等三角形的判定根本不是公理,但是连欧几里德的几何体系也难免有不完善之处.
所以作为初中教材,基本原则应该是避繁就间,条理清晰.
将一些不易证的结论归为公理,可以使学生抓住主要问题,忽略次要问题.
待掌握了一定的知识和能力再去追究完善的公理体系也并不晚.
教材的编著者这样做,不能不说是花了心思的.
几何学是建立在公理基础上通过推理演绎而成的.因而扎实地掌握公理对学习几何作用极大.现总结了10条初中教材所提及的无需证明的最基本结论作为公理.
圆是一种几何图形。
当一条线段绕着它的一个端点在平面内旋转一周时,它的另一个端点的轨迹叫做圆。根据定义,通常用圆规来画圆。
[编辑本段]【圆的基本知识】 圆定义 圆的定义有2 其一:平面上到定点的距离等于定长的点的集合叫圆。 其二:平面上一条线段,绕它的一端旋转360°,留下的轨迹叫圆。
概括 把一个圆按一条直线对折过去,并且完全重合,展开再换个方向对折,折出后,这些折痕相交的一个点,叫做圆心,用字母O表示。连接圆心和圆上的任意一点的线段叫做半径,用字母r表示。
通过圆心并且两端都在圆上的线段叫做直径,用字母d表示。圆心定圆的位置,半径和直径定圆的大小。
在同一个圆或等圆中,半径都相等,直径也都相等,直径是半径的2倍,半径是直径的1/2。 用字母表示是:d=2r或r=d/2 圆的相关量 圆周率:圆周长度与圆的直径长度的比值叫做圆周率,它是一个无限不循环的小数通常用π表示,π=3.1415926535。
在实际应用中我们只取它的近似值,即π≈3.14(在奥数中一般π只取3、3.1416或3.14159) 圆弧和弦:圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧。大于半圆的弧称为优弧,小于半圆的弧称为劣弧。
连接圆上任意两点的线段叫做弦。 圆心角和圆周角:顶点在圆心上的角叫做圆心角。
顶点在圆周上,且它的两边分别与圆有另一个交点的角叫做圆周角。 内心和外心:过三角形的三个顶点的圆叫做三角形的外接圆,其圆心叫做三角形的外心。
和三角形三边都相切的圆叫做这个三角形的内切圆,其圆心称为内心。 扇形:在圆上,由两条半径和一段弧围成的图形叫做扇形。
圆锥侧面展开图是一个扇形。这个扇形的半径称为圆锥的母线。
【圆和圆的相关量字母表示方法】 圆—⊙ 半径—r或R(在环形圆中外环半径表示的字母) 弧—⌒ 直径—d 扇形弧长/圆锥母线—l 周长—C 面积—S 【圆和其他图形的位置关系】 圆和点的位置关系:以点P与圆O的为例(设P是一点,则PO是点到圆心的距离),P在⊙O外,PO>r;P在⊙O上,PO=r;P在⊙O内,PO 直线与圆有3种位置关系:无公共点为相离;有两个公共点为相交,这条直线叫做圆的割线;圆与直线有唯一公共点为相切,这条直线叫做圆的切线,这个唯一的公共点叫做切点。以直线AB与圆O为例(设OP⊥AB于P,则PO是AB到圆心的距离):AB与⊙O相离,PO>r;AB与⊙O相切,PO=r;AB与⊙O相交,PO 两圆之间有5种位置关系:无公共点的,一圆在另一圆之外叫外离,在之内叫内含;有唯一公共点的,一圆在另一圆之外叫外切,在之内叫内切;有两个公共点的叫相交。
两圆圆心之间的距离叫做圆心距。两圆的半径分别为R和r,且R≥r,圆心距为P:外离P>R+r;外切P=R+r;相交R-r ⑴圆的确定:画一条线段,以线段长为半径以一端点为圆心画弧绕360度后得到圆。
圆的对称性质:圆是轴对称图形,其对称轴是任意一条通过圆心的直线。圆也是中心对称图形,其对称中心是圆心。
垂径定理:垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的2条弧。逆定理:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的2条弧。
⑵有关圆周角和圆心角的性质和定理 在同圆或等圆中,如果两个圆心角,两个圆周角,两组弧,两条弦,两条弦心距中有一组量相等,那么他们所对应的其余各组量都分别相等。 一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。
直径所对的圆周角是直角。90度的圆周角所对的弦是直径。
如果一条弧的长是另一条弧的2倍,那么其所对的圆周角和圆心角是另一条弧的2倍。 ⑶有关外接圆和内切圆的性质和定理 ①一个三角形有唯一确定的外接圆和内切圆。
外接圆圆心是三角形各边垂直平分线的交点,到三角形三个顶点距离相等; ②内切圆的圆心是三角形各内角平分线的交点,到三角形三边距离相等。 ③R=2S△÷L(R:内切圆半径,S:面积,L:周长) ④两相切圆的连心线过切点(连心线:两个圆心相连的线段) ⑤圆O中的弦PQ的中点M,过点M任作两弦AB,CD,弦AD与BC分别交PQ于X,Y,则M为XY之中点。
(4)如果两圆相交,那么连接两圆圆心的线段(直线也可)垂直平分公共弦。 (5)圆心角的度数等于它所对的弧的度数。
(6)圆周角的度数等于它所对的弧的度数的一半。 (7)弦切角的度数等于它所夹的弧的度数的一半。
(8)圆内角的度数等于这个角所对的弧的度数之和的一半。 (9)圆外角的度数等于这个等于这个角所截两段弧的度数之差的一半。
〖有关切线的性质和定理〗 圆的切线垂直于过切点的半径;经过半径的一端,并且垂直于这条半径的直线,是这个圆的切线。 切线的判定方法:经过半径外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线。
切线的性质:(1)经过切点垂直于这条半径的直线是圆的切线。(2)经过切点垂直于切线的直线必经过圆心。
(3)圆的切线垂直于经过切点的半径。 切线长定理:从圆外一点到圆的两条切线的长相等,那点与圆心的连线平分切线的夹角。
〖有关圆的计算公式〗 1.圆的周长C=2πr=πd 2.圆的面积S=πr^2; 3.扇形弧长l=nπr/180 4.扇形面积S=(nπr^2)/360=lr/2(l为扇形的弧长)5.圆锥侧面积S=πrl 6.圆锥侧面展开图(扇形)的圆。
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