几何学的发展史
写给幼儿园老师的话-
幾何學的發展史
幾
何學研究的主要內容,為討論不同圖型的各類性質,它可說是與人類生活最密不可分的。
遠自巴比倫、埃及時代,人們已知道利用一些圖的性質來丈量土地,劃分田園。但是並沒有
把它當作一門獨立的學問來看,只把它當作人類生活中的一些基本常識而已。真正認真去研
究它,則是從古希臘時代才開始的。所以由此,我們約略的將幾何學的發展,分為下列幾個
< br>方向:
一、古希臘的幾何學
二、解析幾何
三、投影幾何
四、非歐幾何
五、微分幾何
六、幾何的公理化
1
古希臘的幾何學的發展
1.
發展階段
2.
古希臘幾何發展的原因
3.
歐基里德的貢獻
───
介紹
“Elements”
4.
阿基米德的貢獻
5.
阿波羅尼阿斯的貢獻
6.
古希臘幾何學中的著名問題
(1)
方圓問題
(2)
倍積問題
(3)
三等分角問題
(4)
平行公設
7.
影響數學發展的人物
8.
古希臘數學衰退的原因
9.
與幾何學有關的應用科學
10.
古希臘數學的批判
2
1.
發展階段:
古希臘所發展的幾何學是
所有近代數學的原動力。若要了解整個數學的架構,必定要先
了解古希臘幾何學的發展。
我們可將其分為三個階段:
(1)
啟蒙期:
主要人物有泰利斯
(Thales)
,畢達哥拉斯
(Pythagoras)
,尤多沙斯
(Eadoxus)
。
a
、
泰
利斯:
為
古希臘天文學與幾何學之父,他曾正確的預測日蝕的時間。他開始對一些幾何
圖形做有系
統的研究。
b
、畢達哥拉斯
(
畢式學派
)
:
首創集體創作,稱為畢式學派。也是一位音樂家,發明畢式音階。畢
式定理為幾
何學中的重要定理。這個學派認為
“
數
”
是宇宙萬物的基礎。
C
、尤多拉斯:
創立窮盡法
(exhaustion method)
,所謂窮盡法就是
”
無窮的逼近
”
的觀念,主要構想
是為了求取圓周率
π
的近似值。所予理論上說尤多拉斯是微積分的開山祖師。
(2)
巔峰期:
重要人物有:歐基里德
(Euclid)
阿基米德
(Archimedes)
阿波羅尼阿斯
(Apollonoius)
尤多拉斯的另一貢獻,為對比例問題做有系統的研究
3
a
、
歐
基里德:
他將一些前人對數學的結果,加以整理,寫成
”Element
s
”
這本書
(
中譯為幾何原
本
)
。這本書是有史以來
第一本數學教科書,也是最暢銷的。在往後數學的每一
分支都是由這本書出發的。目前初
中所學的平面幾何學,內容仍以
“
Element
s”
這
本書為主。這本書的詳細內容,將在後面單獨
介紹。這本書的另一優點為淺顯易
讀
(readable)
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。歐基里德本身並沒有什麼重大的數學突破,它是一個數學的集大成
者。這本書直到明朝中葉以後才傳人中國。
b
、阿基米德:
生於西西里島,曾留學埃及亞歷山大城。是有史以來三大數學家之一,發明不計
其數
,以後我們將單獨介紹他及他的貢獻。
c
、
阿
波羅尼阿斯:
與阿基米德同一時代。最大一貢獻是對於圓錐曲線的研究,這對於以後的解析幾
何,
以至於微積分的發明有直接的影響。圓錐曲線的應用,直到
16
世紀才由刻
卜勒加以發揚光大。
(3)
衰退期:
自阿基米德及阿波羅尼阿斯之後,希臘數學已漸漸走入衰退期。在這中間,仍有幾
位
值得一提的人物。
a
、
托
勒密:
將三角函數發揚光大,並由此將天文學炒熱。
4
b
、帕布斯:
可說是末代時期的代表人物。
2.
古希臘幾何發展的原因:
我們不禁要問:為什麼古希臘會發展出這麼偉大的一些數學結果,是什麼原動力使他們
如此?在希臘以前的各支文明,都把大自然看成是無秩序的、神秘的、多元的、可怕的。
自然的現象均為神控制。人的生活和運氣都是神的意志決定。但是希臘文明期,知識份
子對自然擺出一種新的姿勢,也就是理智的、評價的、現實的,他們主張自然界是有秩
序的依照某一公式而表現其作用。人類不僅能研究自然的法則,甚至預言什麼事情將發
生。
畢學派首先提出下列觀念:
“
將神秘性、不確定性從自然活動中抹去,並將表面看似紛亂
不堪的自然現象
,
重新整理成可理解的次序和型式
,
並決定性的關鍵就在於數學的應用
。
”
繼承畢式學派觀念的就是柏拉圖:
柏拉圖主張:
“
只有循數學一途,才能了解實體世
界的真面目,而科學之成為科學,在於
它含有數學的份
。
”
就是因為希臘時代的一些學者對於自然的這種看法和確立了依循數學
研究自然的做法,給食臘時代本身及後來世世代代的數學創見提供了莫大的誘因。而在<
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數學的領域中,幾何學是最接近實際的描述。對希臘人而言,幾何學的原則是宇宙結構
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的具體表現,本身正一門實際空間的科學。幾何學就是數學,研究的中心。
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3.
歐基里德的貢獻:
“Element
s
”
這本書共有
13
冊,其內容為:
5