Геометрия


Геометрия (от древнегреческого γεωμετρία ( geōmetría )  «измерение земли»; от γῆ ( )  «земля, земля» и μέτρον ( métron )  «мера») [ необходима цитата ] вместе с арифметикой является одной из древнейших ветвей математика . Он связан со свойствами пространства, такими как расстояние, форма, размер и взаимное расположение фигур. [1] Математик, работающий в области геометрии, называется геометром .

До 19 века геометрия была почти исключительно посвящена евклидовой геометрии , [а] которая включает в себя понятия точки , линии , плоскости , расстояния , угла , поверхности и кривой как фундаментальные понятия. [2]

В течение 19 века несколько открытий резко расширили возможности геометрии. Одним из старейших таких открытий является « Теорема Эгрегиум » Гаусса («замечательная теорема»), которая грубо утверждает, что гауссова кривизна поверхности не зависит от какого-либо конкретного вложения в евклидово пространство . Это означает, что поверхности могут быть изучены внутренне , то есть как автономные пространства, и были расширены до теории многообразий и римановой геометрии .

Позже, в 19 веке, оказалось, что геометрии без постулата параллельности ( неевклидовы геометрии ) могут быть разработаны без внесения каких-либо противоречий. Геометрия, лежащая в основе общей теории относительности , является известным приложением неевклидовой геометрии.

С тех пор область геометрии значительно расширилась, и эта область была разделена на множество подполей, которые зависят от лежащих в основе методов — дифференциальная геометрия , алгебраическая геометрия , вычислительная геометрия , алгебраическая топология , дискретная геометрия (также известная как комбинаторная геометрия ), и т. д. — или о неучтенных свойствах евклидовых пространств — проективная геометрия , учитывающая только выравнивание точек, но не расстояние и параллелизм, аффинная геометрия , опускающая понятия угла и расстояния, конечная геометрия , опускающая непрерывность , и другие.

Первоначально разработанная для моделирования физического мира, геометрия нашла применение почти во всех науках , а также в искусстве , архитектуре и других видах деятельности, связанных с графикой . [3] Геометрия также имеет приложения в областях математики, которые явно не связаны. Например, методы алгебраической геометрии являются фундаментальными в доказательстве Уайлса Великой теоремы Ферма , проблемы, которая была сформулирована в терминах элементарной арифметики и оставалась нерешенной в течение нескольких столетий.


Европеец и араб , практикующие геометрию в 15 веке.
Женщина преподает геометрию . Иллюстрация в начале средневекового перевода « Начал» Евклида (ок. 1310 г.).
Иллюстрация постулата параллельных Евклида
Острый (а), тупой (б) и прямой (в) углы. Острые и тупые углы также известны как косые углы.
Сфера — это поверхность, которая может быть задана параметрически (через x = r sin θ cos φ , y = r sin θ sin φ , z = r cos θ ) или неявно (через x 2 + y 2 + z 2r 2 = 0 .)
Визуальная проверка теоремы Пифагора для треугольника (3, 4, 5), как в Zhoubi Suanjing 500–200 до н.э. Теорема Пифагора является следствием евклидовой метрики .
Снежинка Коха с фрактальной размерностью =log4/log3 и топологической размерностью =1
Мозаика гиперболической плоскости _
Дифференциальная геометрия использует инструменты исчисления для изучения проблем, связанных с кривизной.
Утолщение трилистника
Quintic Калаби-Яу тройной
Дискретная геометрия включает изучение различных упаковок сфер .
Граф Кэли свободной группы на двух образующих a и b
Медресе Бу Инания, Фес, Марокко, мозаичные плитки зеллидж, образующие сложные геометрические мозаики.
Пифагорейцы открыли, что стороны треугольника могут иметь несоизмеримую длину.