说说那些你不知道的几何
几何,就是研究空间结构及性质的一门学科。它是数学中最基本的研究内容之一,与分析、代数等等具有同样重要的地位,并且关系极为密切。几何学发展历史悠长,内容丰富。它和代数、分析、数论等等关系极其密切。几何思想是数学中最重要的一类思想。暂时的数学各分支发展都有几何化趋向,即用几何观点及思想方法去探讨各数学理论。常见定理有勾股定理,欧拉定理,斯图尔特定理等。
公元前5世纪,雅典的“智者学派”以上述三大问题为中心,开展研究。正因为不能用尺规来解决,常常使人闯入新的领域中去。例如激发了圆锥曲线、割圆曲线以及三、四次代数曲线的发现。
17世纪解析几何建立以后,尺规作图的可能性才有了准则。1837年P.L.旺策尔给出三等分任意角和倍立方不可能用尺规作图的证明,1882年C.L.F.von林德曼证明了π的超越性,化圆为方的不可能性也得以确立。1895年(C.)F.克莱因总结了前人的研究,著《几何三大问题》(中译本,1930)一书,给出三大问题不可能用尺规来作图的简明证法,彻底解决了两千多年的悬案。
虽然如此,还是有许多人不管这些证明,想压倒前人所有的工作。他们宣称自己已解决了三大问题中的某一个,实际上他们并不了解所设的条件和不可解的道理。三大问题不能解决,关键在工具的限制,如果不限工具,那就根本不是什么难题,而且早已解决。例如阿基米德就曾用巧妙的方法三等分任意角。下面为了叙述简单,将原题稍加修改。在直尺边缘上添加一点p,命尺端为O。设所要三等分的角是∠ACB,以C为心,Op为半径作半圆交角边于A、B;使O点在CA延线上移动,p点在圆周上移动,当尺通过B时,联OpB(见图)。由于Op=pC=CB,易知。
∠COB=1/3∠ACB
这里使用的工具已不限于尺规,而且作图方法也与公设不合。另外两个问题也可以用别的工具解决。