欧几里得和他的《几何原本》

欧几里得和他的《几何原本》
欧几里得和他的《几何原本》

欧几里得和他的《几何原本》

(—)欧几里得传略

欧几里得(Euclid,拉丁文拼为Euclides或Eucleides,希腊文Ε?κλε?δηρ,公元前300年前后)是希腊数学家,以其所著的《几何原本》(Elements, Σηασεια)闻名于世,对于他的生平,现在知道的很少,他生活的年代,是根据下列的记载来确定的,普罗克洛斯(Proclus, Ππ?κλορ,412?——485)是雅典柏拉图园1 晚期的导师,公元450年左右,他给《几何原本》作注,写了一个简明的《几何学发展概要》2(以下简称《概要》),字数虽不多,但已包括从泰勒斯(Thales,Θαληρ,公元前640?年——546?)到欧几里得数百年间主要数学家的事迹,这是几何学史的重要资料。《概要》中指出,欧几里得是托勒密一世 3 时代的人,早年学于雅典,深知柏拉图的学说。又说阿基米德(Archimedes, ?πσιμ?δηρ,公元前287~212)的书引用过的《几何原本》的命题4,可见他早于阿基米德。另一位学者帕波斯(Pappus, Π?ππορ,公元300~350前后)在《数学汇编》中提到阿波罗尼奥斯(Apollonius, ?πολλ??ιορ,约公元前225)长期住在亚历山大,和欧几里得的学生在一起,这说明欧几里得在亚历山大教过学。

综上所述,欧几里得应该是公元前300年前后的人。

《概要》还记述了这样一则故事:托勒密王问欧几里得说,除了他的《几何原本》之外,还有没有其他学习几何的捷径,欧几里得回答道:“在几何里,没有专为国王铺设的大道”(There is no royal road to geometry)5,这句话成为传诵千古的学习箴言6。斯托比亚斯(Stobaeus,约500)记述另一则故事,说一个学生才开始学习第一个命题,就问学了几何学之后将得到些什么,欧几里得说:“给他三个钱币,因为他想在学习中获取实利。”由此可知欧几里得主张学习必须循序渐进、刻苦钻研,不赞成投机取巧的作风,也反对狭隘实用观点。帕波斯特别欣赏欧几里得的谦逊,他从不掠人之美,也没有声称过哪些是自己的创造。而阿波罗尼奥斯则不然,他过分突出自己,明明是欧几里得研究过的工作,他在《圆锥曲线论》(Conics)中也没有归功于欧几里得7。

除了《几何原本》之外,欧几里得还有不少著作,可惜大都失传,唯一保存下来的纯粹几何著作(希腊文)是《已知数》(The data,Δεδομ??α),体例和《几何原本》前6卷相似,包括94个命题,指出若图形中的某些元素已知,则另外的一些元素也可以确定。《图形的分割》(On divisions of figures, Πεπ?ιαιπ?ζεω?βιβλ?οω)现存拉丁文与阿拉伯文本,论述用直线将已知图形氛围相等的部分或成比例的部分。《光学》(Optica,?πηκα)是早期的几何光学著作之一,研究透视问题,指出光的入射角等于反射角,认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果等8。还有一些著作未能确定是否属于欧几里得,而且已经散失。

(二)《几何原本》产生的历史背景

欧几里得的《几何原本》是一部划时代的著作。其伟大历史意义在于它是用公里建立起演绎体系的最早典范。过去所积累下来的数学知识,是零碎的、片段的,可以比作木石、砖瓦。只有借助与逻辑方法,把这些知识组织起来,加以分类、比较,揭露彼此间的内在联系,整理在一个严密的系统之中,才能建立巍峨的大厦。《几何原本》(以下简称《原本》)完成了这一艰巨任务,他对整个数学的发展产生了深远的影响。

《原本》的出现不是偶然的,在它之前,已有许多希腊学者做了大量的前驱工作。从泰勒斯算起,已有三百多年的历史9。泰勒斯是希腊第一个哲学学派——伊奥尼亚学派的创建者。伊奥尼亚地处小亚细亚西岸,他比希腊其他地区更容易吸收巴比伦、埃及等古国积累下来的经验和文化。在那里,氏族贵族政治为商人的统治所代替,商人具有强烈的活动性和冒险性,这有利于思想自由而大胆地发展。城邦内部的斗争帮助摆脱传统的信念。希腊没有特殊的祭司阶层,也没有必须遵守的教条,因此有相当程度的思想自由。科学和哲学开始从宗教分离开来。泰勒斯早年是一个商人,通过商业旅游,很快就掌握了古代流传下来的知识,

并加以发扬。他企图摆脱宗教,从自然现象中去寻找真理。对一切科学问题不满足于知其然,而且还要探索所以然的道理。他对数学的最大贡献开始了命题的证明。所谓证明,就是借助一些公理或真实性经确定的命题来论证某一命题的真实性。这为建立几何的演绎体系迈出了可贵的第一步,在数学史上是一个不寻常的飞跃。

接着是毕达哥拉斯(Pythagoras,Π?θγ?παρ.公元前580?——500?)学派,活动于意大利半岛南部一带。这个学派企图用数来解释一切,进一步将数学从具体应用中抽象出来,建立自己的理论体系。他们发现了勾股定理、不可通约量,并知道五种正多面体的存在,这些后来都成为《原本》的重要内容。这个学派的另一特点是将算术和几何紧密联系起来,为《原本》算术的几何化提供了榜样。

希、波战争以后,雅典成为人文荟萃的中心。雅典的智人(Sophist,—译诡辩)学派提出几何作图的三大问题:1.三等分任意角;2.倍立方——求作—立方体,使其体积等于已知立方体的两倍;3.化圆为方——求作—正方形,使其面积等于—已知圆。问题的难处,是作图只许用直尺和圆规。希腊人的兴趣并不在于图形的实际作用,而是在尺规的限制下从理论上去解决这些问题。这是几何学从实际应用向演绎体系靠近的又一步。作图只能用尺规的限制最先是伊诺皮迪斯(Ocnopdes,Ο??οπ?δηρ,约公元前465年)提出的,后来《原本》用公设的形式规定下来10,于是成为希腊几何的金科玉律。

智人学派的安蒂丰(Anliphon,??ηιΦω?,公元前430年)为了解决化圆为方问题,提出颇有价值的“穷竭法”(method of exhaustion)11,孕育着近代极限论的思想。后来经过欧多克索斯(Eudoxus,Ε?δοξορ,公元前408?——355?)的改进,使其严格化,成为《原本》中重要的证明方法12。

埃利亚(意大利半岛南端)学派的芝诺(Zeno,Ζγπω?,约公元前450年)提出四个饽论13,迫使哲学家和数学家深入思考无穷的问题。无穷历来是争论的焦点,在《原本》中,欧几里得实际上是回避了这一矛盾。例如《原本》第Ⅸ卷20命题说:“素数的个数比任意给定的素数都多”,而不用我们现在更简单的说法:素数无穷多。

原子论学派的德谟克利特(Democritus,Δημ?κπιηορ,约公元前410年)用原子法得到的结论:锥体体积是同底等高柱体的1/3,后来也是《原本》中的重要命题。

柏拉图学派的思想对欧几里得无疑产生过深刻的影响,欧几里得早年也许就是这个学派的成员。公元前387年左右,柏拉图在雅典创办哲学学园(Academia)14,他非常重视数学,但片面强调在训练智力方面的作用,而忽视其实用价值。他主张通过几何的学习培养逻辑思维能力,因为几何能给人以强烈的直观印象,将抽象的逻辑规律体现在具体的图形之中。他在学园门前大书:“不懂几何者免进”(μηπε?ρ?γεωμ?ηπηηορειζ?ηωμο?η??ζηεγη?,Let no one ignorant of geometry enter my door)15,是尽人皆知的事。

柏拉图的门徒亚里士多德(Aristotel,?πιοηοηεληρ,公元前384——322)是形式逻辑的奠基者。他的逻辑思想为日后将几何整理在严密的体系之中创造了必要的条件。

这个学派另一个重要人物欧多克索斯创立了比例论。过去毕达哥拉斯学派的比例论只适用于可通约量,欧多克斯打破了这个限制,用公理法建立理论,使得比例也适用于不可通约量。《原本》第V卷比例论大部分采自欧多克索斯的工作。

公元前4世纪,希腊几何学已经积累了大量的知识,逻辑学理论渐臻成熟,由来已久的公理化思想更是大势所趋。这时,形成一个严整的几何结构已是“山雨欲来风满楼”了。

建筑师没有创造木石砖瓦,但利用现在的材料来建成大厦也是一项不平凡的创造。公里的选择,定义的给出,内容的编排,方法的运用特别是命题的严格证明都需要有高度的智慧并要付出巨大的劳动16。从事这宏伟工作的并不是个别的学者,在欧几里得之前有好几个数学家做过这种综合整理工作。其中有希波克拉底(Hippocrates,?πποκπαηηρ,约公元前460),勒俄(Leo或Leon,公元前4世纪),修迪奥斯(Theudius,公元前4世纪)等17。但经得起历

史考验的,只有欧几里得的《原本》一种,其余的同类著作均已散失。在漫长的岁月里,欧几里得《原本》历尽沧桑而没有被淘汰,表明它有顽强的生命力。它的公理化思想和方法,将继续照耀着数学前进的道路。

(三)版本和流传

欧几里得本人的《原本》手稿早已失传,现在看到的各种版本都是根据后人的修订本、注释本、翻译本重新整理出来的。古希腊的海伦(Heron,?πω?,约62),波菲里奥斯(Porphyrius,ΠοπΦ?πιορ,232?—304?),帕波斯(Pappus,Π?ππορ,约300),辛普休斯(Simplicius,6世纪前半叶)等人注释过。最重要的是赛翁(Theon,Θ?ω?,约390)的修订本,对原文做了校勘和补充,这个本子是后来所有流行的希腊文本及译本的基础。赛翁是亚历山大人,那时离开欧几里得已有700年,赛翁究竟做了多少补充和修改,在19世纪之前是不清楚的。19世纪初,拿破仑称雄欧洲,1808年他在梵蒂冈图书馆找到一些希腊文的手稿,带回巴黎去。其中有两本欧几里得著作的手抄本,以后为佩拉尔(F.Peyrard,1760~1822)所得。1814—1818年,佩拉尔将这两本书用希腊、拉丁、法三种文字出版,一本是《原本》。另一本是《已知数》,通常叫做梵蒂冈本。《原本》的梵蒂冈本和过去的版本不同,过去的版本都声称来自赛翁的版本,而且包含卷VI第33命题。赛翁在注释托勒密(Ptolemy,约150)的书时自称他在注《原本》时曾扩充了这个命题并加以证明。而梵蒂冈没有上述这些内容,可见是赛翁之前的本子,当更接近欧几里得的原著。

9世纪以后,大量的希腊著作被译成阿拉伯文。《原本》的阿拉伯文译本主要有三种:第一种译者是赫贾季(aL—Ha—jjai ibn Yusuf,9世纪);第二种是伊沙格(Ishaq,ibn Hunain,?—910),这一种后来为塔比﹒伊本﹒库拉(Thabit ibn Qurra,826?—901)所修订,一般称为伊沙格—塔比本;还有一种是纳西尔﹒丁(Nasir ad—Din al-Tusi,1201—1274)译的。

现存的是早拉丁文本是1120年左右阿德拉德(Adelard of Bath)从阿拉伯文译过来的。后来杰拉德(Gerard of Cremona,1114—1187)又从伊沙格—塔比本译出。1255年左右,坎帕努斯(Campanus of Novara,?—1296,意大利诺瓦拉人)参考数种阿拉伯文本及早期的拉丁文文本重新将《原本》译成拉丁文。两百多年之后(1482年)以印刷本的形式在威尼斯出版,这是西方最早印刷的数学书,在这之后到19世纪末,《原本》的印刷本用各种文字出了一千版以上。从来没有一本科学书籍像《原本》那样长期成为广大学子传诵的读物。它流传之广,影响之大,仅次于基督教的《圣经》。

15世纪以后学者们的注意力转向希腊文本,赞贝蒂(Bartolomeo Zamberti,约出生于1473年)第一次直接从赛翁的希腊文译成拉丁文,1505年在威尼斯出版。

目前权威的版本是海伯格(John Ludwig Heiberg,1854—1928,丹麦人)与门格(H.Menge)校订注释的Euclidis opera omnia(《欧几里得全集》,1883—1916年出版),是希腊文与拉丁文对照本。最早的完整英译本(1570)的译者是比林斯利(Henry Billingsley,?—1606)。而最流行的标准英译本是希思(Thomas Little Heath,1861—1940,英国人)译注的The thireen books of Euclid’s Elements(《欧几里得几何原本13卷》,1908年初版,1925年再版,1956年新版),这书译自上述的海伯格本,附有一篇长达150多页的导言,实际是对欧几里得研究的历史总结,又对每章节都做了详细的注解,其他文字的版本,包括意、德、法、荷、英、西、俄、瑞典、丹麦以及现代希腊等语种,此书导言均有论例18。

中国最早的汉译本是1607年(明万历35年丁末)利玛窦(Matteo Ricci,1552—1610)和徐光启(1562—1633)合译出版的。所根据的版本是德国人克拉维乌斯(C.Clavius,1537—1612)校订增补的拉丁文本Euclidis Elementorum Libri XV(《欧几里得原本15卷》,1574年初版,以后再版多次),定名为《几何原本》,几何的名称就是这样来的19。

有的学者认为元代(13世纪)《原本》已经输入中国,根据是元代王士点、商企翁《元

秘书监志》卷7“回回书籍”条有《兀忽烈四擘算术段数十五部》的书目,其中兀忽烈的应是Euclid的音译20。但也有可能仍是阿拉伯文本,只译出书名21、22,以后似更可信。

克拉维乌斯本是增补本,和原著有很大的出入。欧几里得原著只有13卷,14、15卷是后人添加上去的。14卷一般认为出自许普西克勒斯(Hypsicles,γθικληρ,约公元前180年)之手,而15卷是6世纪初大马士革乌斯(Damascius,Δαμ?ζκιορ,叙利亚人)所著23。

利玛窦、徐光启共同译完前6卷之后,徐光启说:“意方锐,欲竟之”,利玛窦不同意,说:“止,请先传此,使同志者习之,果以为用也,而后徐计其余”24.三年之后,利玛窦去世,留下校订的手稿。徐光启据此将前6卷旧稿再一次加以修改,重新刊刻传世。他对未能完成全部的翻译而深表遗憾,在《题<几何原本>在校本》中感叹道:“续成大业,未知何日,书以俟焉”。

整整250年之后,到1857年,后9卷才由英国人伟烈亚力(Alexander Wylie,1815—1887)和李善兰(1811—1882)共同译出。但所根据的底本已不是克拉维乌斯的拉丁文本而是另一种英文版本。伟烈亚力在序中只提到底本是希腊文译成英文的本子,按照英译本的流传情况,可能性最大的是巴罗(lsaac Barrow,1630—1677,牛顿的老师)的15卷英译本25,他在1655年将希腊文本译成拉丁文,1660年有译成英文。

徐、利译前6卷(通称“明本”)时,在“原本”之前加上“几何”二字,称译本为《几何原本》。李、伟的后9卷(通称“清本”,两者合称“明清本”)沿用这个名称一直到现在。这“几何”二字是怎么来的?目前有三种说法:1.几何是geometria字头geo的音译。此说颇为流行,源出于艾约瑟(Josph Edkins,1825—1905)的猜想,记在日本中村正直(1832—1891)的书(1873)中26.那时离《原本》的最初翻译已二百多年,虽属猜想,倒不见得全无道理。2.在汉语里,几何原是多少、若干的意思27,而《原本》实际包括了当时的全部数学,故几何是mathematica(数学)或magnitude(大小)的意译。3.《原本》前6卷讲几何,7—10卷是数论,但全用几何方式来叙述,其余各卷也讲几何,所以基本上是一部几何书。内容和中国传统的算术很不相同。为了区别起见,应创新词来表达。几何二字既和geometria 的字头音近,又反映了数量大小的关系,采用这两个字可以音、意兼顾28。这也许更接近徐、利二氏的原意29。

(四)内容简介

第Ⅰ卷首先给出23个定义。如“点是没有部分的”,“线只有长度而没有宽度”等等。还有平面、直角、垂直、锐角、钝角、平行线等定义。前面的7个定义实际上只是几何形象的直观描述,后面的推理完全没有用到。接着是5个公设,前4个是显而易见的,第5个很复杂:“若一直线与两直线相交,所构成同旁同角小于二直角,那么,把这两直线延长,一定在那两内角的一侧相交。”这就是后来引起许多纠纷的“欧几里得平行公设”或简称第5公设。大家很快就认为,欧几里得把这一命题列为公设,不是因为它不能证明,而是找不到证明。这实在是《原本》这部千古不朽巨著的白璧微瑕。从《原本》的产生到19世纪初,许多学者投入无穷无尽的精力,力图洗刷这唯一的“污点”,最后导致非欧几何的建立。

公设之后是五个公理,近代数学不分公设与共理,凡是基本假定都叫公理。《原本》后面各卷不再列出其他公理。这一卷在公理之后给出48个命题。命题4是“两三角形两边与夹角对应相等,则这两三角形相等”。这里相等指的是全等,即两图形可以重合。但在35命题以后,相等又有另外的含义,它可以指面积相等。不过欧几里得从来没有把面积看作一个数来加以运算,面积相等是指“拼补相等”。

中世纪时,欧洲数学水平很低,学生初读《原本》,学到第5命题“等腰三角形底角必相等”时就觉得困难。因此这个命题被谑称为“驴桥”(pons asinorum,英文asses' bridge,意思是“笨蛋的难关”).第47命题就是有名的勾股定理:“在直角三角形斜边上的正方形(以

斜边为边的正方形)等于直角边上两个正方形。”

第Ⅱ卷包括14个命题,用几何的语言叙述代数的恒等式。如命题4“将一线段任意分为两部分,在整个线段上的正方形等于在部分线段上的两个正方形加上这两个部分线段为边的矩形的二倍”就相当于()222

2b ab a b a ++=+.命题11是分线段为中末比,后来被称为黄金分割。第12、13命题相当于余弦定理。

第Ⅲ卷有37个命题,讨论圆、弦、切线、圆周角、内接四边形及与圆有关的图形。 第Ⅳ卷有16个命题,包括圆内接与外切三角形、正方形的研究,圆内接正多边形(5边、10边、15边)的作图。

第Ⅴ卷是比例论。后世评论家认为这是《原本》的最高成就。毕达哥拉斯学派过去虽然也建立了比例论,不过只适用于可公度量。如果a,b 两个量可公度,那么a:b 是一个数(有理数)。但若a,b 不可通约,希腊人包括欧几里得就根本不承认a:b 是一个数。为了摆脱这一困境,

欧多克索斯用公理法重新建立了比例论,使它适用于一切可公度与不可通约的量30。这一卷

主要取材于欧多克索斯的工作,给出25个命题。

第Ⅵ卷把Ⅴ卷已建立的理论用到平面图上去,共33个命题。

第Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ三卷是数论,分别有39、27、36个命题,也完全用几何的方式叙述,第Ⅶ卷第1命题是欧几里得辗转运算法的出处。第Ⅸ卷第20命题是数论中的欧几里得定理:素数的个数无穷多。

第Ⅹ卷是篇幅最大的一卷,包括115个命题,占全书1/4,和其他各卷不很相称。主要讨论无理量(与给定的量不可通约的量),但只涉及相当于b a ±之类的无理量。第1个命题“给定大小两个量,从大量中减去它的一大半,再从剩下的量中减去它的一大半,这样重复这一手续,可使所余的量小于所给的小量”相当重要,它是极限论的雏形,也是“穷竭法”的理论基础,和后面各卷有密切关系。

第Ⅺ卷讨论空间的直线与平面的关系。第Ⅻ卷利用穷竭法证明“圆面积的比等于直径平方的比”。用现在的符号来表示就是A ∝2d 或A=kd 2

(A 表圆面积,d 表直径),但欧几里得却没有说这比例常数是多少,此外还证明“球体积的比等于直径立方的比”、“锥体体积等于同底等高的柱体的1/3”等。

第XIII 卷着重研究5种正多面体。 公理化结构是近代数学的主要特征。而《原本》是完成公理化结构的最早典范,它产生于两千多年前,这是难能可贵的。不过用现代的标准去衡量,也有不少缺点。首先,一个公理系统都有若干原始概念,或称不定义概念,作为其他概念定义的基础。点、线、面就属于这一类。而在《原本》中一一给出定义,这些定义本身就是含混不清的。例如定义4:“直线是这样的线,在它上面的点都是高低相同地放置着的。”31 就很费解,而且后面的证明完全没有用到。其次是公理系统不完备,没有运动、顺序、连续性等公理,所以许多证明不得不借助于直观。此外,有的公理不是独立的,即可以由别的公理推出(如“直角必相等”)。这些缺陷直到1899年希尔伯特(David Hilbert ,1862—1943)的《几何基础》(Grundlagender Geometrie ,傅种孙、韩桂丛合译,1924年;江泽涵等译,1958年)出版才得到了补救。尽管如此,毕竟瑕不掩瑜,《原本》开创了数学公理化的正确道路,超过了历史上任何其他著作。 (五)《原本》对我国数学的影响

中国传统数学的最大特点是以算为中心。虽然也有逻辑证明,但是却没有形成一个严密的演绎体系,这也许是最大的弱点32。明末《原本》前6卷的传入,应该是切中时弊,正好补救我们的不足。可是实际情况并不如想象那么好。

徐光启本人对《原本》十分推崇,也有深刻的理解。他认为学习此书可使人“心思细密”,在《几何原本杂议》中说:“人具上资而意理疏莽,即上资无用;人具中材而心思缜密,即中材有用;能通几何之学,缜密甚矣,故率天下之人而归于实用者,是或其所由之道也,”在他的大力倡导下,确实也发挥了一定的作用33,可惜言者谆谆,听者藐藐,要在群众中推广,仍然有很大的困难。他在《杂议》中继续写道:“而习者盖寡。窃意百年之后,必人人习之。”他只好将希望寄托于未来。

明末我国正处在数学发展的低潮,号称数学专家的唐顺之、顾应祥对传统的代数(天元术)尚且一窃不通,其他可想而知。《原本》虽已译出,学术界是否看到它的优点,大有疑问。事实上,明清两代几乎没有人对《原本》公理化方法及逻辑演绎体系做过专门的研究34。1665年,发生了“杨光先事件”,西方输入的学术以及传播这些学术的人受到了残酷的镇压。康熙以后,清统治者实行闭关锁国、盲目排外的政策35。知识分子丧失了思想、言论自由,为了逃避现实,转向古籍的整理的研究,以后形成以考据为中心的乾嘉学派。徐光启之后,数学界的代表人物是梅文鼎(1633—1721),他会通中西数学,著书80多种,对发扬中国传统数学及传播西方数学均有贡献,但却没有认识到公理方法的重要性。也许是对“杨光先事件”还心有余悸,不敢公开承认西方的优点。他认为西方的几何学,无非就是中国的勾股数学,没有什么新鲜的东西。他在《几何通解》中写道:“几何不言勾股,然其理并勾股也。故其最难通者,以勾股释之则明……信古《九章》之义,包举无方”36。又在《勾股举偶》中说:“勾股之用,于是乎神。言测量西术详矣,究不外勾股以立算。故三角即勾股之变通,八线乃勾股之立成也37。”类似的说法还有多处。他见到的只是几何的一些命题,至于真正的精髓——公理体系及逻辑思想方法,竟熟视无睹。梅文鼎这种“古已有之”的观点,也是妄自尊大的保守思想的反应,它是有代表性的,而且相当顽固。这对于吸收外来文化的精华是非常不利的。由于梅文鼎当时的崇高威望,确实产生了一些消极的影响。

我国60年代初期,曾掀起一阵“打倒柯(指柯西)家电”、“打倒欧家店”的浪潮。实践证明这是错误的,它只能削弱基础理论的学习,结果是欲速则不达,我们应该记取这个教训,将几何的学习和逻辑思维的训练放到应有地位上。

梁宗巨38 1986.12.6

辽宁师大数学史研究室

注释:

1柏拉图(Plato,公元前427~437)在公元前187年建立的著名学习场所。

2参见⑴ C.C.Gillispie,Dictionary of scientific biography.V ol4(1971)pp.414~459.⑵ B.L.van Waerden,Erwachende Wisscnschaft(1996)p.148.

3PtolemyI,托勒密王国的创建者,公元前323~285在位,建都在亚历山大。

4阿基米德《论球与圆柱》(On the sphere and cylinder)I 命题6明确指出引用了《几何原本》XII的证明。见T.L.Heath,The words of Archimedes with the method of Archimedes(1912)p.9.汉译本,1998.

5原文见R.E.Moritz,On mathematics and mathematicians(1914)p.152

6另一种说法认为这是门奈赫莫斯(Menaechmus)和亚历山大王的故事。

7T.L.Heath,Amanual of Greek mathematics(1931)p.203.

8这些著作的内容,参见T.L.Heath,A history of Greek mathematics(1921).

9欧几里得以前希腊数学的各个学派,在下列书中做了较好的描述:George Johnston Allman(1824~1904),Greek geometry from Thales to Euclid(1889).

10《原本》卷I给出5个公设,头3条就是对作图的规定:

⑴两点间可连一直线;⑵线段可任意延长;⑶以任意点为心,任意距离可作一圆。根据这几条公设,

作图就只能用直尺圆规。

11 D.E.Smith,History of mathematics,vol.I(1923)p.84.

12详细分析见C.H.Edwards,The historical development of the calculus. 另见Ian Mueller,philosophy of mathematics and deductive structure in Euclid’s Elements(1981)p.230

13参见梁宗巨《世界数学史简编》(1980)pp.103~105。

14在雅典近郊,原是运动场,后改为园林,因希腊英雄阿卡德莫斯(Academus)而得名,后世“学院”

(英acdemy,俄академия)一词由此而来。

15见注[]5p.292.

16欧几里得以前希腊几何学家的理论建设参见Arpad,Szabo.The beginnings of Greek mathematics(1978).

又W.R.Knorr,The ancient tradition of geometric problems(1986).

17T.L.Heath,The thirteen books of Euclid’s Elements vol.I(1908)p.116.

18近年来的翻译情况参见莫德《〈几何原本〉在国内外流传概况》(全国《几何原本》翻译与研究学术会议论文.1986)。

19翻译的详细经过见梅荣照、王渝生、刘钝《欧几里得〈原本〉的传入和对我国明清数学的影响》,载席泽宗、吴德铎主编《徐光启研究论文集》(1986)p.49~63.

20严敦杰《欧几里得几何原本元代输入中国说》,载《东方杂志》39卷(1943)13号。又李俨《中国算学史》(1955)p.139.

21李约瑟(Joseph Necdham)《中国科学技术史》(Science﹠civilisation in China,1959)汉译本第三卷(1978)p.235.

22马监《元秘书监志“回回书籍”释义》,载《光明日报》(1955年7月7日)。

23 D.E.Smith,History of mathematics,vol.I(1923)pp.119,182.

24利玛窦《译〈几何原本〉引》。

25钱宝琮《中国数学史》(1964)p.324.

26林鹤一《和算研究集》下卷(1937),《几何卜代数卜,语源二就广》p.403.

27这种用法很早就有,如《诗经·小雅·巧言》(周初到春秋中叶的书)里有“尔居徒几何?”;《左传·僖公二十七年》(公元前5世纪)有“所获几何?”的话。

28过去很讲究音意兼顾的译法,如club译“俱乐部”,音乐中七个唱名do、re、mi、fa、sol、la、si译成“独揽梅花扫落雪”。数学中topology译“拓扑”早已通行,而fuzzy译“乏晰”本甚佳,惜未通行。29梁宗巨《世界数学史简编》(1980)p.91.

30有的学者认为欧多克索斯的比例论已含有近代无理数论的“戴德金(R.Dedekind)分划”的思想萌芽。

见в.и.Кοстин《几何学基础》(ОснοванияГеοметрин,1948),苏步青译本(1954)p.20.

31英译“A straight line is a line which lies evenly with the points on itself”.evenly with可译作与……一般齐,例如The snow is even with the window.积雪与窗平齐。

32梁宗巨《我国数学发展的特点》,载《数学研究与评论》第6卷(1986.7)3期pp.149—154.

33何艾生、梁成瑞《〈几何原本〉及其在中国的传播》,载《中国科技史料》第5卷(1984年)3期.

19

34见注[]

35参见梁宗巨《从数学史看中国近代科学落后的原因》,载《大自然探索》(1981.1)

36梅文鼎《梅氏丛书辑要》卷18(1761).

37梅文鼎《梅氏丛书辑要》卷17(1761).

38 梁宗巨,历任辽宁师范学院副教授、辽宁师范大学教授、全国数学史学会第二届副理事长。全

国政协委员。长期从事数学史研究。蓍有《世界数学史简编》,主编《数学家传略辞典》。本文为他为《欧几里得〈几何原本〉》(兰纪正、朱恩宽译,梁宗巨校对,陕西科学技术出版社,1990.1)一书所作的导言。——编者注

欧几里得与欧几里得几何

欧几里得与欧几里得几何 亚历山大里亚的欧几里得(约公元前330年—前275年),古希腊数学家,被称为“几何之父”。他活跃于托勒密一世(公元前323年-前283年)时期的亚历山大里亚,他最著名的著作《几何原本》是欧洲数学的基础,提出五大公设,发展欧几里得几何,被广泛的认为是历史上最成功的教科书。欧几里得也写了一些关于透视、圆锥曲线、球面几何学及数论的作品。 欧几里得是古希腊著名数学家、欧氏几何学的开创者。欧几里得生于雅典,当时雅典就是古希腊文明的中心。浓郁的文化气氛深深地感染了欧几里得,当他还是个十几岁的少年时,就迫不及待地想进入“柏拉图学园”学习。他在有攀滋入学园之后,便全身心地沉潜在数学王国里。他潜心求索,以继器粕拉图的学术为奋斗目标,除此之外,他哪儿也不去,什么也不干。熬翻阅和研究了柏拉图的所有著作和手稿,可以说,连柏拉图的亲传攀擎也没有谁能像他那样熟悉柏拉图的学术思想、数学理论。经过对柏拉图思想的深入探究,他得出结论:图形是神绘制的,所有一切籀象的逻辑规律都体现在图形之中。因此,对智慧的训练,就应该从戡图形为主要研究对象的几何学开始。他确实领悟到了柏拉图思想的要旨,并开始沿着柏拉图当年走过的道路,把几何学的研究作为自醺羽主要任务,并最终取得了世人敬仰的成就。 最早的几何学兴起于公元前7年的古埃及,后经古希腊等人传到古希腊的都城,又借毕达哥拉斯学派纂糯典。在欧几里得以前,人们已经积累了许多几何学的知识,然黔这些知识当中,存在一个很大的缺点和不足,就是缺乏系统性。大多数是片断、零碎的知识,公理与公理之问、证明与证明之间并没有什么很强的联系性,更不要说对公式和定理进行严格的逻辑论证和说明。因此,随着社会经济的繁荣和发展,特别是随着农林畜牧业的发展、土地开发和利用的增多,把这些几何学知识加以条理化和系统化,成为一整套可以自圆其说、前后贯通的知识体系,已经是刻不容缓,成为科学进步的大势所趋。欧几里得通过早期对柏拉图数学思想,尤其是几何学理论系统而周详的研究,已敏锐地察觉到了几何学理论的发展趋势。他下定决心,要在有生之年完成这一工作。为了完成这一重任,欧几里得不辞辛苦,长途跋涉,从爱琴海边的雅典古城,来到尼罗河流域的埃及新埠—亚历山大城,为的就是在这座新兴的,但文化蕴藏丰富的异域城市实现自己的初衷。在此地的无数个日日夜夜里,他一边收集以往的数学专著和手稿,向有关学者请教,一边试着著书立说,阐明自己对几何学的理解,哪怕是尚肤浅的理解。经过欧几里得忘我的劳动,终于在公元前300年结出丰硕的果实,这就是几经易稿而最终定形的《几何原本》一书。这是一部传世之作,几何学正是有了它,不仅第一次实现了系统化、条理化,而且又孕育出一个全新的研究领域——欧几里得几何学,简称欧氏几何。 不朽的平面几何学著作 《几何原本》是一部集前人思想和欧几里得个人创造性于一体的不朽之作。传到今天的欧几里得著作并不多,然而我们却可以从这部书详细的写作笔调中,看出他真实的思想底蕴。 全书共分13卷。书中包含了5条“公理”、5条“公设”、23个定义和467个命题。在每一卷内容当中,欧几里得都采用了与前人完全不同的叙述方式,即先提出公理、公设和定义,然后再由简到繁地证明它们。这使得全书的论述更加紧凑和明快。而在整部书的内容安排上,也同样贯彻了他的这种独具匠心的安排。它由浅到深,从简至繁,先后论述了直边形、圆、比例论、相似形、数、立体几何以及穷竭 法等内容。其中有关穷竭法的讨论,成为近代微积分思想的来源。仅仅从这些卷帙的内容安排上,我们就不难发现,这部书已经基本囊括了几何学从公元前7世纪的古埃及,一直到公元前4世纪——欧几里得生活时期——前后总共400多年的数学发展历史。这其中,颇有代表性的便是在第1卷到第4卷中,欧几里得对直边形和圆的论述。正是在这几卷中,他总结和发挥了前人的思维成果,巧妙地论证了毕达哥拉斯定理,也称“勾股定理”。即在一直角三角形中,斜边上的正方形的面积等于两条直角边上的两个正方形的面积之和。他的这一证明,从此确定了勾股定理的正确性并延续了2000多年。《几何原本》是一部在科学史上千古流芳的巨著。它不仅保存了许多古希腊

对非欧几何的认识

非欧几何的诞生及其给我们的启示 摘要: 非欧几何的创立是数学史上最光辉的篇章,也是人类历史上一次伟大的思想解放的典范,它不仅带来了数学思想的深刻变革,也使人们的思想发生了极大的变化,使人们对真理、时空等一系列重大的哲学问题有了新的认识,对人类文化的发展产生了非同寻常的影响。数学史上,非欧几何占有特殊的地位.以非欧几何的发明过程为基本线索,探讨了其对数学学科本身、人类文化、哲学思想的影响;对数学科研者、数学教育工作者及高校学生的启示. 关键词: 非欧几何;罗巴切夫斯基几何;黎曼几何;几何原本; 1 非欧几何的发展史 1.1 问题的提出 非欧几何的发展源于2 000 多年前的古希腊数学家的欧几里得的《几何原本》.其中公设五是欧几里得自己提出的,它的内容是“若一条直线与两直线相交,且若同侧所交两内角之和小于两直角,则两直线无限延长后必相交于该侧的一点”.这一公设引起了广泛的讨论,因为它不如其他公理、公设那样简明,欧几里得本人也不满意这条公设,他在证完了所有不需要平行公设的定理后才使用它,怀疑它可能不是一个独立的公设,或许能用其它公设或公理代替.从古希腊时代开始到19 世纪的2000 多年来数学家们始终对这条公设耿耿于怀,孜孜不倦的试图解决这个问题.数学家们主要沿2 条研究途径前进:一条途径是寻找一条更为自明的命题代替平行公设;另一条途径是试图从其他9 条公理、公设推导出平行公设来.沿第一条途径找到的第五公设最简单的表述是1795 年苏格兰数学家普雷菲尔(J.Playfair 1748-1819)给出的:“过

直线外一点,有且只有一条直线与原直线平行”也就是我们今天中学课本里使用的平行公理.但实际上古希腊数学家普罗克鲁斯在公元5 世纪就陈述过它.然而问题是,所有这些替代公设并不比原来的第五公设更好接受,更“自然”.历史上第一个证明第五公设的重大尝试是古希腊天文学家托勒玫(Ptolemy,约公元150 年)做出的,后来普罗克鲁斯指出托勒玫的“证明”无意中假定了过直线外一点只能作一条直线与已知直线平行,这就是上面提到的普雷菲尔公设. 1.2 问题的解决 1.2.1 非欧几何的萌芽 沿第二条途径论证第五公设的工作在18 世纪取得突破性进展.首先是意大利人萨凯里(Saccharin 1667-1733)提出用归谬法证明第五公设,萨凯里从四边形ABCD 开始,如果角A 和角B 是直角,且AC=BD,容易证明角C等于角D.这样第五公设便等价于角C 和角D 是直角这个论断.萨凯里提出另2 个假设:(1)钝角假设:角C 和角D 都是钝角;(2)锐角假设:角C 和角D 都是锐角.最后在锐角假设下,萨凯里导出了一系列结果,因为与经验认识违背,使他放弃了最后结论.但是从客观上为非欧几何的创立提供了极有价值的思想方法,开辟了一条不同于前人的新途径.其后瑞士数学家兰伯特(Lambert1728-1777)所做的工作与萨凯里相似.他也考察了一类四边形,其中3 个角为直角,而第5 个角有3 种可能性:直角、钝角和锐角.他同样在锐角假设下得到“三角形的面积取决于其内角和;三角形的面积正比于平角与内角和的差.他认为只要一组假设相互没有矛盾,就提供了一种几何的可能.著名的法国数学家勒让德(A.M.Legendar1752-1833)对平行公设问题也十分关注,他得到的一个重要定理:“三角形内角之和不能大于两直角”.这预示着可能存在着一种新几何.19 世纪初,德国人萨外卡特(schweikart 1780-1859)使这种思想更加明朗化.他通过对“星形几何”的研究,指出:“存在两类几何:狭义的几何(欧氏几何)星形几何.在后一个里面,三角形有一个特点,就是三角形内角之和不等于两直角”.

几何原本与九章算术的异同

《几何原本》与《九章算术》的异同 《几何原本》和《九章算术》都是经典的数学著作,一部是西方的著作,一部是中国的古代著作,这两部著作都对后来的数学发展做出了很大的贡献,并对人类文明产生深远的影响。《几何原本》和《九章算术》本身是关于纯数学的专著,但高度抽象化的数学是必定是需要和其它的学科相结合的。 下面,我就《几何原本》和《九章算术》的异同做一些阐述,首先,《几何原本》和《九章算术》产生的背景不同: 《几何原本》产生的背景: 欧几里得的生平,现在知道的甚少,欧几里得在公元前300年左右,来到亚历山大里亚教学.人们称赞欧几里得治学精神严谨、谦虚,是一个温良敦厚的数学教育家.欧几里得在从事数学教育中,总是循循善诱地启发学生,提倡刻苦钻研,弄懂弄通,反对投机取巧、急功近利的狭隘思想.欧几里得在从事数学教育中,善于积累数学知识,并进行了拓宽与创新.他的巨著《几何原本》是一生中最重要的工作,这部著作的形成具有无以伦比的历史意义.他精僻地总结了人类长时期积累的数学成就,建立了数学的科学体系,为后世继续学习和研究数学提供了课题和资料,使几何学的发展充满了活的生机.这部著作长时期被人崇拜、信仰,从来没有一本教科书,像《几何原本》那样长期广为传颂.从1482年到19世纪末,欧几里得《几何原本》的印刷本竟用各种文字印刷1000版以上,在此之前,它的手抄本统御几何学也已达近1800年之久.欧几里得继承和发展了前人的数学知识,《几何原本》所用到的材料大部分是希腊前期各学派创建的成果.欧几里得是柏拉图的门徒,他的著作基本沿续了柏拉图的传统思想,承袭了《共和国》中所论及的科学方法.欧几里得在《几何原本》中,发展了柏拉图的以哲学为基础,“数论、几何、音乐、天文”4科为内容的科学思想. 另外,欧几里得还采用了欧多克索斯等学者的一些定理,并加以完善.《几何原本》所采用的公理、定理都是经过细致斟酌、筛选而成,并按严谨的科学体系进行编排,使之系统化、理论化,超过了以前的所有著作,因此,当《几何原本》问世之后,其它诸类逐渐消声匿迹了.

小学数学 数学故事 欧几里得的故事

欧几里得的故事 言传身教 欧几里得大约生于公元前325年,他是古希腊数学家,他的名字与几何学结下了不解之缘,他因为编著《几何原本》而闻名于世,但关于他的生平事迹知道的却很少,他是亚历山大学派的奠基人。早年可能受教于柏拉图,应托勒密王的邀请在亚历山大授徒,托勒密曾请教欧几里得,问他是否能把证明搞得稍微简单易懂一些,欧几里得顶撞国王说:“在几何学中是没有皇上走的平坦之道的。”他是一位温良敦厚的教育家。 另外有一次,一个学生刚刚学完了第一个命题,就问:“学了几何学之后将能得到些什么?”欧几里得随即叫人给他三个钱币,说:“他想在学习中获取实利。”足见,欧几里得治学严谨,反对不肯刻苦钻研投机取巧的思想作风。 在公元前6世纪,古埃及、巴比伦的几何知识传入希腊,和希腊发达的哲学思想,特别是形式逻辑相结合,大大推进了几何学的发展。在公元前6世纪到公元前3世纪期间,希腊人非常想利用逻辑法则把大量的、经验性的、零散的几何知识整理成一个严密完整的系统,到了公元前3世纪,已经基本形成了“古典几何”,从而使数学进入了“黄金时代”。柏拉图就曾在其学派的大门上书写大型条幅“不懂几何学的人莫入”。欧几里得的《几何原本》正是在这样一个时期,继承和发扬了前人的研究成果,取之精华汇集而成的。 《几何原本》 欧氏《几何原本》推论了一系列公理、公设,并以此作为全书的起点。共13卷,目前中学几何教材的绝大部分都是欧氏《几何原本》的内容。 勾股定理在欧氏《几何原本》中的地位是很突出的,在西方,勾股定理被称作毕达哥拉斯定理,但是追究其发现的时间,在我国和古代的巴比伦、印度都比毕达哥拉斯早几百年,所以我们称它勾股定理或商高定理。在欧氏《几何原本》中,勾股定理的证明方法是:以直角三角形的三条边为边,分别向外作正方形,然后利用面积方法加以证明,人们非常赞同这种巧妙的构思,因此目前中学课本中还普遍保留这种方法。 据说,英国的哲学家霍布斯一次偶然翻阅欧氏的《几何原本》,看到勾股定理的证明,根本不相信这样的推论,看过后十分惊讶,情不自禁地喊道: “上帝啊,这不可能”,于是他就从后往前仔细地阅读了每个命题的证明,直到公理和公设,最终还是被其证明过程的严谨、清晰所折服。 欧氏《几何原本》的部分内容与早期智人学派研究三个著名几何作图问题有关,特别是圆内接正多边形的作图方法。欧氏的《几何原本》只把用没有刻度的直尺画直线,用圆规画圆列为公理,限定了“尺规”作图。于是几何作图就出现了“可能”与“不可能”的情况。在这里欧几里得只给出了正三、四、五、六、十五边形的作法,加上连续地二等分弧,可以扩展到正2n、3(2n)、5(2n)、15(2n)边形。因此,我们可以想象欧几里得一定还尝试

欧几里得几何与非欧几何

欧几里得几何与非欧几何 摘要:欧几里得的《几何原本》奠定了几何学发展的基础, 随着逻辑推理的理论发展, 非欧几何在艰难中产生发展起来;其中少不了欧几里得、罗巴切夫斯基与黎曼在几何学上的巨大贡献,且两者几何学之间存在着严密的辩证关系。 关键词:欧几里得几何、几何原本、非欧几何、辩证关系 欧氏几何是人类创立的第一个完整的严密的(相对而言) 科学体系。它于公元前三世纪由古希腊数学家欧几里得完成,后来经历了两千多年的发展,对科学和哲学的影响是极其深远的。十九世纪二十年代,几何学发展史上出现了新的转折点,德国数学家高斯、匈牙利数学家亚·鲍耶和俄国数学家罗巴切夫斯基分别在1824年、1825年1826年各自独立地创立了非欧几何,其中以罗巴切夫斯基所发表的内容最完善,因此取名为罗氏几何学。1854年,德国数学家黎曼创立了黎曼几何。十九世纪末,德国数学家阂可夫斯基发展了黎曼几何,创立了四维空时几何学。1915年,爱因斯坦利用非欧几何——四维空间几何学作为工具创立了广义相对论, 不久广义相对论连同非欧几何为天文观察等科学实践所证实。从此,人们确认非欧几何是人类发现的伟大的自然科学真理。 一、欧几里得几何的发展 (一)古希腊前期几何学的发展为欧几里得几何的产生奠定了基础 在欧几里得时代以前,数学家与学者们就已经获得许多几何方面的成果,但大多数是零星的,有的对部分内容也作过一些整理加工,但不系统。面对前人留下的材料以及一些证明方法,欧几里得认真进行了总结、提练、筛选,以及分析、综合、归纳、演绎,集前人工作之大成,系统整理加工成巨著《几何原本》,所以说古希腊前期的几何学的发展为欧几里得几何的产生奠定了基础。 最早研究几何的一批人是爱奥尼亚学派,它的创始人是泰勒斯,据传他曾用一根已知长度的杆子,通过同时测量竿影和金字塔影之长,求出了金字塔的高度。人也把数学之成为抽象理论和有些定理演绎证明归功于他,如圆被直径二等分,等腰三角形两底角相等,两直线相交对顶角相等,两角及夹边对应相等的两个三角形全等,内接于半圆的角是直角等的论证。 对几何从经验上升到理论作出重要贡献的有毕达哥拉斯学派。他们注意研究抽象的数学概念,尤其对整数的性质有出色的研究。雅典的巧辩学派以著名的三等分任意角、化圆为方和倍立方三大难题为其研究中心。 柏拉图是那个时代影响最大的哲学家。柏拉图及其后继者把数学概念看作抽象图。柏拉图说数学概念不依赖于经验而自有其实在性。它们只能为人所发现,并非为人所发明或塑造。他是第一个把严密推理法则加以系统化的人,希腊人最早坚持数学里必须用演绎推理作求证的唯一方法,并使数学有别于所有其他知识领域或研究领域。柏拉图学派的最重要发现是圆锥曲线。还对不可公度量作过一些研究。这些都为欧几里得的研究开辟了道路。 欧多克斯是古希腊时代最大的数学家,他在数学上的第一个大贡献是关于比

非欧几何简介

非欧几何简介 欧氏几何与球面几何的区别与联系 比较球面上的几何图形与平面上的几何图形的性质,我们可以总结出以下显著的差别,见表6-1: 表6-1 球面上的几何图形与平面上的几何图形的性质差异 ,其中A、B、C 为单位球面上三角形的三个内角(弧度 制) 通过上面的比较,我们看到,球面上的几何是与平面几何不同的一种几何理论。平面几何最早由希腊数学家欧几里德(Euclid,公元前300年左右)整理成

系统的理论。他的不朽之作《几何原本》不仅包含了平面几何,也包含了立体几何。为了纪念他对人类做出的伟大贡献,后来就把这种几何称为欧氏几何。球面上的几何是与欧氏几何不同的几何,所以叫做非欧几何。 球面上的几何与欧氏几何有不相同之处,但他们之间也有一些共同特征,见表6-2。 表6-2 球面上的几何与欧氏几何的共同特征 两种几何的这些相同之处,说明它们之间应该有某种内在的联系。 首先分析一下球面三角形的面积公式 把这个公式改写成 这个等式的左端称为球面三角形的角超,它反映出球面上的几何与平面几何的差距。在平面几何中三角形三内角之和等于,角超等于零。在球面上的几何中角超大于零。 不难看出当球面半径R无限增大时,球面逐渐趋向于平面,越来越小, 即三角形的角超越来越小,球面三角形逐渐趋向于平面三角形,球面几何的性质逐渐接近于平面几何的性质。所以我们可以说: 当球面半径趋向于无穷大时,球面上的几何以平面几何为极限。 因为地球的半径非常大,当我们研究的范围相对于地球半径很小时,三角形的角超就一定很小。因此,可以用平面几何的知识来代替球面几何知识,所产生的误差很小。 另一种非欧几何 通过前一小节的分析,我们发现三角形的三个内角之和的大小,在很大程度上反映了平面欧氏几何与球面几何的差别。当三角形的三个内角之和等于时,就是欧氏几何,当三角形的三个内角之和大于时,就反映出球面几何的主要特征。 有没有三角形三个内角之和小于的几何呢? 我们简单回顾一段几何发展史。在十七世纪以前,人们认为只有一种几何,就是欧氏几何,它是一切科学的基础。但是到了十七、十八世纪,数学家在对几何理论的基础进行深入研究时,首先把注意力集中在“平行公理”上。

欧几里得几何学的公理体系

欧几里得几何学的公理体系. 欧几里得几何(Euclid geometry)起源于古 埃及,当尼罗河泛滥后,为了重新整理土地而需要 进行丈量. 因此他们用geometry一词,其原意就是 “丈量土地”. 自此就开始了对图形的研究. Euclid 《原本》把直到古希腊时代为止的这些知识综合整理 出来,而成为一个逻辑体系. 由于这个《原本》中包 含了图形的知识、实数理论的原型、数论等,而直接 研究图形的部分最多,因此,中文译本将书名译成为 《几何原本》. (“几何”来自“geo”的音译) 几何学是数学科学中关于图形的数学分支. 在 这一阶段,几何学就意味着数学的全部,古代数学家 把萌芽中的代数学也包括在几何学中. “数”与“形”的结合,是17世纪开始的,由于 代数学、分析学的发展,并形成了几何学、代数学、 分析学等独立的数学分支,数学家R.Descartes首先 建立了解析几何学,他利用坐标系,将图形问题转化 为数量之间的问题,并用代数的计算方法来处理几何 问题. 于是,相对于解析几何学来说,不用坐标而直接 研究图形的几何学,称之为纯粹几何学. 纯粹几何学 的进一步发展,就是射影几何学. 十九世纪出现了罗巴杰夫斯基几何,这种几何否 定了欧几里得几何中的平行线公理. 在n维向量空间建立后,几何体系就综合成了 n维欧几里得几何、n维射影几何、n维非欧几何. 把几何学用“群”的观点统一起来加以论述,也就是 “埃尔兰根纲领(Erlangen program, 1872)”,德国 数学家F.Klein的一篇不朽论文):每种几何学视为 由一个点集组成的“空间”S,以及“由S到S的变 换群G”所确定的,研究S的子集(图形)性质中对 于G来说不变的性质,这就是几何学. 在埃尔兰根纲领距今已近140年的今天,几何学 的发展日新月异,微分几何学及其发展Riemann几何 学、代数几何学,在20世纪取得辉煌的成就,举世 瞩目.

欧几里德几何

欧几里德几何 简称“欧氏几何”。几何学的一门分科。公元前3世纪,古希腊数学家欧几里德把人们公认的一些几何知识作为定义和公理,在此基础上研究图形的性质,推导出一系列定理,组成演绎体系,写出《几何原本》,形成了欧氏几何。在其公理体系中,最重要的是平行公理,由于对这一公理的不同认识,导致非欧几何的产生。按所讨论的图形在平面上或空间中,分别称为“平面几何”与“立体几何”。 欧几里德几何指按照欧几里德的《几何原本》构造的几何学。 欧几里德几何有时就指平面上的几何,即平面几何。三维空间的欧几里德几何通常叫做立体几何。高维的情形请参看欧几里德空间。 数学上,欧几里德几何是平面和三维空间中常见的几何,基于点线面假设。数学家也用这一术语表示具有相似性质的高维几何。 公理描述 [编辑本段] 欧几里德几何的传统描述是一个公理系统,通过有限的公理来证明所有的“真命题”。 欧几里德几何的五条公理是: 任意两个点可以通过一条直线连接。 任意线段能无限延伸成一条直线。 给定任意线段,可以以其一个端点作为圆心,该线段作为半径作一个圆。 所有直角都全等。 若两条直线都与第三条直线相交,并且在同一边的内角之和小于两个直角,则这两条直线在这一边必定相交。 第五条公理称为平行公理,可以导出下述命题: 通过一个不在直线上的点,有且仅有一条不与该直线相交的直线。 平行公理并不像其他公理那么显然。许多几何学家尝试用其他公理来证明这条公理,但都没有成功。19世纪,通过构造非欧几里德几何,说明平行公理是不能被证明的。(若从上述公理体系中去掉平行公理,则可以得到更一般的几何,即绝对几何。) 从另一方面讲,欧几里德几何的五条公理并不完备。例如,该几何中的有定理:任意线段都是三角形的一部分。他用通常的方法进行构造:以线段为半径,分别以线段的两个端点为圆心作圆,将两个圆的交点作为三角形的第三个顶点。然而,他的公理并不保证这两个圆必定相交。因此,许多公理系统的修订版本被提出,其中有希尔伯特公理系统。 欧几里德还提出了五个“一般概念”,也可以作为公理。当然,之后他还使用量的其他性质。

欧几里德《几何原本》与公里化思想

欧几里德《几何原本》与公里化思想 班级:314数教3班姓名:余燕红学号:49 【摘要】欧几里得《几何原本》产生的历史背景、主要内容以及所包含的公理化思想促进了几何学的发展, 对数学的发展也有着重大的影响. 【关键词】欧几里得;《几何原本》;公理化思想 一、欧几里得 “几何无王者之道”, 说出这句话的人正是古希腊数学家欧几里得(公元前 330 ~公元前275), 他是论证几何的集大成者, 关于他的生平我们了解的甚少, 根据有限的记载推断,欧几里得早年就学于雅典, 在公元前 300年左右, 应托勒密王的邀请到亚历山大城教学.他 写过不少数学、天文、光学和音乐方面的著作, 现存的有《原本》(Elements)、《数据》(Data)、《论剖分》(OnDivisions)、《现象》 (Phaenomena)、《光学》(Optic)和《镜面反射》(Catoptrica)等, 在这些著作当中, 最著名的莫过于《原本》了, 根据早期的翻译, 我们也称之为《几何原本》. 二、《几何原本》 1.历史起源:最早的几何学兴起于公元前 7世纪的古埃及, 由古希腊数学家泰勒斯迈出了 论证数学的第一步, 之后毕达哥拉斯又进行了发展.在欧几里得之前, 已经积累了许多的几何知识, 但是这些知识缺乏系统性, 大多数都是片断的、零散的知识, 公理与公理之间、证明与证明之间没有很强的联系性, 更没有对公式和定理进行严格的和逻辑的证明.随着对几何知识的使用越来越多, 就迫切将这些知识条理化和系统化, 使其成为一套可以自圆其说、前后贯通的知识体系.欧几里得通过早期对柏拉图数学思想, 尤其是几何理论系统周详的研究, 敏锐地观察到了几何学理论的发展趋势, 所以, 他背负着这一重任来到文化丰富的亚历山大 城, 在这里, 他一边收集以往的数学专著和手稿, 并不断地向有关学者请教, 一边试着著书立说, 阐述自己对几何学的理解, 哪怕是尚肤浅的理解, 经过他的努力, 终于在公元前300年, 几经易稿最终写成《几何原本》一书. 2.内容框架:“《几何原本》共分 13卷, 包括 5条公理、5条公设、119个定义和 465条命题.”第Ⅰ卷给出了一些最基本的定义, 如点、线、面、圆等等, 并给出了 5条公理和 5条公设.欧几里得以这些基本定义、公设和公理作为全书推理的出发点, 第Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ和Ⅵ卷包含了平面几何的一些基本内容, 如全等形、平行线、多边形、圆、毕达哥拉斯定理、初等作图及相似形等;第Ⅱ, Ⅵ卷中涉及“几何代数”的内容;第Ⅴ卷讲比例论;第Ⅶ , Ⅷ , Ⅸ卷是关于数论的内容, 其中陈述了求两数最大公因子的辗转相除法, 即著名的欧几里得算法;第Ⅹ卷讨论不可公度量;而最后三卷主要是立体几何的内容.这是一本集前人思想和欧几里得个人创造于一体的不朽之作, 几何学正是因为有了它, 不仅第一次实现了系统化、条理化, 而且又孕育出一个全新的研究领域———欧几里得几何学, 简称“欧式几何学”. 三、公理化思想及其发展 “欧几里得《几何原本》可以说是数学史上的第一座理论丰碑, 它最大的功绩就是它确立了数学中的演绎范式.这种范式要求一门学科中的每一个命题必须是在它之前已建立的一些命题的逻辑结论, 而所有这样的推理链的共同出 发点, 是一些基本定义和被认为是不证自明的基本原理———公设或公理, 这就是后来所谓的公理化思想.”它的目的就是把数学表达成为一个演绎系统, 其出发点就是一组基本概念和公理.很显然, 欧几里得在前人研究的基础上, 以 5条公设和 5条公理, 运用

《几何原本》与《九章算术》的异同

《几何原本》与《九章算术》的异同 古希腊数学的经典之作是欧几里得的名著《几何原本》。亚历山大前期大数学家欧几里得完成了具有划时代意义工作——把以实验和观察而建立起来的经验科学,过渡为演绎的科学,把逻辑证明系统地引入数学中,欧几里得在《几何原本》中所采用公理、定理都是经过细致斟酌、筛选而成,并按照严谨的科学体系进行内容的编排,使之系统化、理论化,超过他以前的所有著作。《几何原本》分十三篇。含有467个命题。 《几何原本》对世界数学的贡献主要是: 1.建立了公理体系,明确提出所用的公理、公设和定义。由浅入深地揭示一系列定理,使得用一小批公理证出几百个定理。 2.把逻辑证明系统地引入数学中,强调逻辑证明是确立数学命题真实性的一个基本方法。 3.示范地规定了几何证明的方法:分析法、综合法及归谬法。 《几何原本》精辟地总结了人类长时期积累的数学成就,建工了数学的科学体系。为后世继续学习和研究数学提供了课题和资料,使几何学的发展充满了活的生机。 二千年来,一直被公认为初等数学的基础教材。 而中国的经典之作是《九章算术》。不同的是,《九章算术》并不是一人一时写成的,它经历了多次的整理、删补和修订,是几代人共同劳动的结晶。大约成书于东汉初年(公元一世纪)。《九章算术》采用问题集形式。全书分为九章,例举了246个数学问题,并在若干问题之后,叙述这类问题的解题方法。 《九章算术》对世界数学的贡献主要有: 1.开方术,反应了中国数学的高超计算水平,显示中国独有的算法体系。 2.方程理论,多元联立一次方程组的出现,相当于高斯消去法的总结,独步于世界。

3.负数的引入,特别是正负数加减法则的确立,是一项了不起的贡献。 刘徽公元263年注《九章算术》,主要贡献是整理此前的中国古代数学成就,并用自己的理解加以评述,特别是一些数学方法的提炼,达到中国数学的高峰。 《九章算术》系统地总结了西周至秦汉时期我国数学的重大成就,是中国数学体系形成的重要标志,其内容丰富多彩,反映了我国古代高度发展的数学。《九章算术》对中国数学发展的影响,可与欧几里得《几何原本》对西方数学的影响一样,是非常深远的。 结论:《九章算术》和《几何原本》同为世界最重要的数学经典。《九章算术》以其实用、算法性称誉世界,《几何原本》以其逻辑演绎的思想方法风靡整个科学界。 二者是互相补充的,并非一个掩盖另一个。 古希腊数学的特点如下: 1.希腊人将数学抽象化,使之成为一种科学,具有不可估量的意义和价值。希腊人坚持使用演绎证明,认识到只有用勿容置疑的演绎推理法才能获得真理。要获得真理就必须从真理出发,不能把靠不住的事实当作已知。从《几何原本》中的10个公理出发,可以得到相当多的定理和命题。 2.希腊人在数学内容方面的贡献主要是创立平面几何、立体几何、平面与球面三角、数论,推广了算术和代数,但只是初步的,尚有不足乃至错误; 3.希腊人重视数学在美学上的意义,认为数学是一种美,是和谐、简单、明确以及有秩序的艺术; 4.希腊人认为在数学中可以看到关于宇宙结构和设计的最终真理,使数学与自然界紧密联系起来,并认为宇宙是按数学规律设计的,并且能被人们所认识的。 中国数学的特点如下:

1 中国人眼中的欧几里得_几何原本_

第12卷第1期 数 学 教 育 学 报  Vol.12, No.1    2003年2月  JOURNAL OF MATHEMATICS EDUCATION  Feb., 2003  收稿日期:2002–11–10  基金项目:本文得到国家自然科学基金委员会天元基金和华诚基金的支持 作者简介:齐民友(1930—),男,安徽芜湖人,武汉大学教授,主要从事偏微分方程研究.  中国人眼中的欧几里得《几何原本》  齐民友  (武汉大学 数学学院,湖北 武汉 430072)  摘要:《几何原本》由意大利传教士利玛窦在16世纪末传入中国,全书共15卷.利玛窦与徐光启合作将《原本》前6卷翻译成中文.1856年,李善兰与英国人伟烈亚力合作,将全书15卷译成中文.西方数学传入中国伴随着尖锐的斗争.数学不仅仅是一种技术意义下的“工具”,而是与我国固有文化极不相同的一种文化.  关键词:《几何原本》;数学方法论;文化  中图分类号:G40–055 文献标识码:A 文章编号:1004–9894(2003)01–0001–06  海森伯在《物理学与哲学》一书中这样说[1]:“今天,当人们谈到现代物理学时,首先就想到原子武器.……并且都心悦诚服地承认物理学对一般政治形势的影响比以往任何时期都要大.但是,现代物理学的政治方面真的是它的最重要的方面吗?……每个工具都带有用来创造它的那种精神.因为每个国家和政治集团,不管它的地理位置和文化传统如何,都必须以某种方式关心这种新武器,所以,现代物理学的精神必将渗透到许多人的心灵之中,并以各种不同方式和老传统联系起来.”对于某些地区和某种文化传统,它“将同本地文化的宗教基础和哲学基础发生冲突.……这种冲突可能引起全新的、难以预料的发展”.现代数学在中国的传播和发展过程恰好证实了这个论断.这一过程是漫长而且充满冲突的.欧几里得《几何原本》传入中国就是一个例证.  1 “几何原本”的传入  欧几里得的《几何原本》是意大利传教士耶苏 会士利玛窦(1552—1610)传入中国的.利玛窦曾受教于克拉维乌斯(1537—1612,著名数学家,耶苏会士,曾受教皇格里高里十三世之命,主持了Gregory历的制订,完成了主要的计算工作).根据教皇保罗二世当时向东方派遣传教士的决定,他于1582年(一说为1581年)来到澳门,次年到达广东肇庆.但是,他遇到的是一个不友好的环境.原来,明皇朝一直实行严厉的闭关锁国的政策.后因经济方面的原因有所松动.传教士来华也多起来了.但对他们的活动的真实目的及其对于中国人民 可能的影响,朝廷仍抱有极大的疑虑.因此,直到1600年他才获准进入北京.当时,他向皇帝献上了贡物:其中有圣经、圣像、时钟、世界地图,据说还有圣骨.但是,这反而引起了更深的怀疑.据明史记载,当时即有官员说,基督教义已属无稽之谈,教徒升天又何来遗骨留在人世?但是,诸如地图,时钟等等,却引起了不少读书人的兴趣.传教士们为了在中国传播天主教义,力图找到中国人能够接受的方式.利玛窦曾向教皇报告,认为接近中国人的最好的,甚至是唯一的方法就是向中国人传授西方数学.正是在这种背景下开始了欧几里得《几何原本》的翻译.  时至16世纪末,传统的中国数学已经衰落了,许多古算典籍甚至已经失传了.但是当时手工业、冶金工业、商业以及原始的银行业,却都有了相当的发展.这就需要数学有相应的发展.毫不偶然,《几何原本》的著名中译者徐光启(1562—1633)出身于商人家庭,最终官至大学士,终身关心农业、防洪、灌溉、乃至国防.另一方面,历法问题在中国各皇朝中又有特殊的重要性.天文异象如日月蚀,彗星出现等等,被看作灾难,如政变、篡权的先兆.自古以来,各朝各代,常设钦天监,其负责人(钦天监正)需就天文异象的出现向皇帝作秘密报告.因此,历法问题不仅关乎农业,更关系到皇朝的命运.明代沿用元代大统历与回回历,因年代久远,误差甚大,修正历法,乃成急务,但精通历法人才难得.1596年9月22日日蚀即有误报.时利玛窦在南昌按西法准确预报了这次日蚀,因此名声大振.许多人去向他学习西方历法.他以Clavius

《九章算术》的历史地位

《九章算术》的历史地位 1引言 1.1研究背景 《九章算术》是世界数学发展史上的宝贵遗产,是古代中国数学发展史上的重要里程碑。《九章算术》作为中国汉族学者在古代第一部数学专著,是《算经十书》中最重要的一种。该书内容十分丰富,系统总结了战国、秦、汉时期的数学成就,极具研究价值。本文将对九章算术这部古代中国数学著作对现代数学的影响及其重要的历史地位进行简单的分析。 1.2研究方法 利用历史研究法、文献分析法等。 2 《九章算术》概述 《九章算术》作为中国汉族学者在古代第一部数学专著,是《算经十书》中最重要的一种。魏晋时期刘徽为《九章算术》作注时这样写到:“周公制礼而有九数,九数直流则《九章》是矣……汉北平侯张苍、大司农中丞耿寿昌皆以善算命世。苍等因旧文之遗残,各称删补,故校其目则与古异,而所论多近语也”。这段注是说,西汉的张苍、耿寿昌曾经做过增补。最后成书最迟在东汉前期,但是其基本内容在东汉后期已经基本定型。《汉书艺文志》(班固根据刘歆《七略》写成者)中着录的数学书仅有《许商算术》、《杜忠算术》两种,并无《九章算术》,可见《九章算术》的出现要晚于《七略》。《后汉书马援传》载其侄孙马续“博览群书,善《九章算术》”,马续是公元1世纪最后二、三十年时人。再根据《九章算术》中可供判定年代的官名、地名等来推断,现传本《九章算术》的成书年代大约是在公元1世纪的下半叶。九章算术将书中的所有数学问题分为九大类,就是《九章算术》。《九章算术》是世界数学发展史上的宝贵遗产,是古代中国数学发展史上的重要里程碑。它对古代中国数学发展的影响之大是任何其他数学书籍不能相比的。它几乎成了中国古代数学的代名词。中国历代数学家从中吸取着丰富的营养,不断地将中国数学向前推进。 《九章算术》的内容十分丰富。它采用问题集的形式,收有246个与生产实践有关的应用问题,包括问题、答案和术三部分,并配有插图。分为方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、赢不足、方程和勾股等九章。这些问题来源于实际,又进行了改造、整理和虚构,从而使其更具有一般意义。题目的答案简洁明了。其术则是用简练、规范的语言将计算步骤编制成一个个程序,构成了一些定理或公式。这种编写体例成为古代中国数学著作典范。16世纪之前的

欧几里得与几何

欧几里得 亚历山大里亚的欧几里得(约公元前330年—前275年),古希腊数学家,被称为“几何之父”。他活跃于托勒密一世(公元前323年-前283年)时期的亚历山大里亚,他最著名的著作《几何原本》是欧洲数学的基础,提出五大公设,发展欧几里得几何,被广泛的认为是历史上最成功的教科书。欧几里得也写了一些关于透视、圆锥曲线、球面几何学及数论的作品,是几何学欧几里得的一生 的奠基人欧几里得(Euclid)是古希腊著名数学家、欧氏几何学的开创者。欧几里得生于雅典,当时雅典就是古希腊文明的中心。浓郁的文化气氛深深地感染了欧几里得,当他还是个十几岁的少年时,就迫不及待地想进入“柏拉图学园”学习。 一天,一群年轻人来到位于雅典城郊外林荫中的“柏拉图学园”。只见学园的大门紧闭着,门口挂着一块木牌,上面写着:“不懂几何者,不得入内! ”这是当年柏拉图亲自立下的规矩,为的是让学生们知道他对数学的重视,然而却把前来求教的年轻人给闹糊涂了。有人在想,正是因为我不懂数学,才要来这儿求教的呀,如果懂了,还来这儿做什么?正在人们面面相觑,不知是退、是进的时候,欧几里得从人群中走了出来,只见他整了整衣冠,看了看那块牌子,然后果断地推开了学园大门,头也没有回地走了进去。 “柏拉图学园”是柏拉图40岁时创办的一所以讲授数学为主要内容的学校。在学园里,师生之间的教学完全通过对话的形式进行,因此要求学生具有高度的抽象思维能力。数学,尤其是几何学,所涉及对象就是普遍而抽象的东西。它们同生活中的实物有关,但是又不来自于这些具体的事物,因此学习几何被认为是寻求真理的最有效的途径。

柏拉图甚至声称:“上帝就是几何学家。”遂一观点不仅成为学园的主导思想,而且也为越来越多的希腊民众所接受。人们都逐渐地喜欢上了数学,欧几里得也不例外。他在有幸进入学园之后,便全身心地沉潜在数学王国里。他潜心求索,以继承柏拉图的学术为奋斗目标,除此之外,他哪儿也不去,什么也不干,熬夜翻阅和研究了柏拉图的所有著作和手稿,可以说,连柏拉图的亲传弟子也没有谁能像他那样熟悉柏拉图的学术思想、数学理论。经过对柏拉图思想的深入探究,他得出结论:图形是神绘制的,所有一切现象的逻辑规律都体现在图形之中。因此,对智慧训练,就应该从图形为主要研究对象的几何学开始。他确实领悟到了柏拉图思想的要旨,并开始沿着柏拉图当年走过的道路,把几何学的研究作为自己的主要任务,并最终取得了世人敬仰的成就。欧几里得是希腊亚历山大大学的数学教授。著名的古希腊学者阿基米德,是他“学生的学生”——卡农是阿基米德的老师,而欧几里得是卡农的老师。 欧几里得不仅是一位学识渊博的数学家,同时还是一位有“温和仁慈的蔼然长者”之称的教育家。在著书育人过程中,他始终没有忘记当年挂在“柏拉图学园”门口的那块警示牌,牢记着柏拉图学派自古承袭的严谨、求实的传统学风。他对待学生既和蔼又严格,自己却从来不宣扬有什么贡献。对于那些有志于穷尽数学奥秘的学生,他总是循循善诱地予以启发和教育,而对于那些急功近利、在学习上不肯刻苦钻研的人,则毫不客气地予以批评。在柏拉图学派晚期导师普罗克洛斯的《几何学发展概要》中,就记载着这样一则故事,说的是数学在欧几里得的推动下,逐渐成为人们生活中的一个时髦话题(这与当今社会截然相反),以至于当时亚里山大国王托勒密一世也想赶这一时髦,学点儿几何学。虽然这位国王见多识广,但欧氏几何却令他学的很吃力。于是,他问欧几里得“学习几何学有没有什么捷径可走?”,欧几里得笑到:“抱歉,陛下!学习数学和学习一切科学一样,是没有什么捷径可走

非欧几何的诞生及其给我们的启示论文

非欧几何的诞生及其给我们的启示 摘要:数学史上,非欧几何占有特殊的地位.以非欧几何的发明过程为基本线索,探讨了其对数学学 科本身、人类文化、哲学思想的影响;对数学科研者、数学教育工作者及高校学生的启示. 关键词:非欧几何;罗巴切夫斯基几何;黎曼几何 1 非欧几何的发展史 1.1 问题的提出 非欧几何的发展源于2 000 多年前的古希腊数学家的欧几里得的《几何原本》.其中公设五是欧几里得自己提出的,它的内容是“若一条直线与两直线相交,且若同侧所交两内角之和小于两直角,则两直线无限延长后必相交于该侧的一点”.这一公设引起了广泛的讨论,因为它不如其他公理、公设那样简明,欧几里得本人也不满意这条公设,他在证完了所有不需要平行公设的定理后才使用它,怀疑它可能不是一个独立的公设,或许能用其它公设或公理代替.从古希腊时代开始到19 世纪的2000 多年来数学家们始终对这条公设耿耿于怀,孜孜不倦的试图解决这个问题.数学家们主要沿2 条研究途径前进:一条途径是寻找一条更为自明的命题代替平行公设;另一条途径是试图从其他9 条公理、公设推导出平行公设来.沿第一条途径找到的第五公设最简单的表述是1795 年苏格兰数学家普雷菲尔(J.Playfair 1748-1819)给出的:“过直线外一点,有且只有一条直线与原直线平行”也就是我们今天中学课本里使用的平行公理.但实际上古希腊数学家普罗克鲁斯在公元5 世纪就陈述过它.然而问题是,所有这些替代公设并不比原来的第五公设更好接受,更“自然”.历史上第一个证明第五公设的重大尝试是古希腊天文学家托勒玫(Ptolemy,约公元150 年)做出的,后来普罗克鲁斯指出托勒玫的“证明”无意中假定了过直线外一点只能作一条直线与已知直线平行,这就是上面提到的普雷菲 尔公设. 1.2 问题的解决 1.2.1 非欧几何的萌芽 沿第二条途径论证第五公设的工作在18 世纪取得突破性进展.首先是意大利人萨凯里(Saccharin 1667-1733)提出用归谬法证明第五公设,萨凯里从四边形ABCD

关于欧氏几何的第5公设及非欧几何

关于欧氏几何的第5公设及非欧几何 谢裕华秦敏雁施培成 摘要:本文综述了由欧氏几何到非欧几何的发展历史;评述了非欧几何的思想及其伟大意义;论述了欧氏几何,罗氏几何,黎曼几何的对立统一关系。比较了三种几何的主要特征及适用范围。 关键词:第五公设,欧氏几何,罗氏几何,黎曼几何。 一、关于Euclid的《Elements》 欧几里得的《几何原本》早已失传,现存的有: 1、公元四世纪末(400年左右)泰恩(Thon)的《原本》修订本。 2、18世纪在梵蒂冈图书馆发现的一个第十世纪的《原本》希腊文手抄本,可能比泰恩本更早些。 3、现代版本最早的是1482在威尼斯印刷的,依据泰恩修订本的版本。 4、现在看到的各种版本(一千多种版本)均非欧几里得手稿的传本,而是依据后人的修订本,注释本,翻译本重新整理出来的。 5、1794年法国数学家勒让德(A.M.Legendre,1752-1833)为使《几何原本》更便于教和学,曾对《原本》作了较大的修改,如删去了《原本》中的非几何部分内容,并将几何部分重新整理和编写。把“命题”中的定理和问题加以明确区分,还把第5公设换为与它等价的平行公理;“过直线外一点,有而且只有一条直线与原直线平行”等等,编成了《新欧几里得几何原本》。于是自19世纪开始,初等几何课本一般都是以此为兰本的改编本。 6、中国最早的汉译本是1607年(明万历35年丁未)意大利传教士利玛窦(Matteo Ricci,1552-1610)和徐光启(1562-1633)的合译本(前6卷),称之为“明译本”底本系德国人的拉丁文本15卷。

二百五十年之后,1857年,后9卷由英人伟烈亚 (A.Wylie,1815-1887)和李善兰(1811-1882)合译,称之为“清译本”底本是英文版第15卷。 由于它们均系文言,并且名词,术语和现代有很大的差异,不易看懂,故现代新译本于1990年由陕西科技出版社出版。 二、关于第5公设 古希腊对于数学的最杰出的贡献就是“根据公理体系来建立数学”的观念,即:一个合乎逻辑的学科,应当是由一组原始定义和原始命题(公设,公理)出发,通过演绎推理导出这一学科的其他所有命题。所以《原本》是一部在定义,公设和公理的基础上,按演绎推理方法建立起来的命题系统。 《原本》第1卷有首先给出了23个定义,如: 点是没有部分的;线是没有宽度的长度,……等等。此外,还有平面,直角,垂直……等定义。 定义之后是5个公设: 1)从任一点到任一别的点(可)引一直线; 2)有限直线(可)循直线延长; 3)以任一点为中心,任意长为半径(可)做一圆; 4)开直角都相等; 5)若一直线与另外两直线相交,且在同侧二内角(同旁内角)之和小于二直角。则这两直线无限延长后相交于该侧的一点。 五个定理: 1)等于同一量的量彼此相等; 2)等量加等量其和相等; 3)等量减等量其差相等; 4)互相重合的量彼此相等; 5)整体大于部分。

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