曲线的定义
小学数学知识归纳曲线的概念

小学数学知识归纳曲线的概念在小学数学学习中,曲线是一个重要的概念。
曲线是由一系列连续的点组成的,这些点按照一定的规律连接起来,形成了一条平滑的曲线。
曲线可以用来表示各种各样的事物及其变化趋势。
下面将从曲线的定义、特点以及在数学中的应用等方面对小学数学的曲线知识进行归纳。
一、曲线的定义曲线是一种特殊的图形,由无数个连续的点沿着一定的路径相连而成。
这些点之间的连接不是直线,而是按照一定的方式连接起来,从而形成了曲线。
曲线可以是弯曲或交叉的,可以是闭合的也可以是开放的。
在数学中,常见的曲线有直线、抛物线、圆等。
二、曲线的特点1. 平滑性:曲线是由无数个点组成的,这些点之间的过渡是平滑的,不存在突变或间断点。
2. 连续性:曲线上的每一个点都与相邻的点相连,形成一条连续的线段。
3. 可变性:曲线可以根据不同的参数产生不同的形状和大小,反映不同事物及其变化趋势。
三、曲线的应用1. 图形的表示:曲线可以用来表示各种图形,比如用直线和曲线可以表示房屋的轮廓,用圆可以表示太阳、月亮等。
2. 数据的统计和分析:曲线可以根据一组数据绘制成图形,通过观察曲线的形状和趋势,可以对数据进行分析和比较。
3. 函数关系的表达:在数学中,函数关系可以通过曲线来表示。
例如,一元一次函数可以用直线表示,而二次函数可以用抛物线表示。
4. 几何变换:曲线在几何变换中有广泛的应用。
例如,通过对直线或曲线进行平移、旋转、镜像等操作,可以得到新的曲线。
综上所述,曲线是由一系列连续的点组成的,具有平滑性、连续性和可变性等特点。
它在数学中有着广泛的应用,可以用来表示图形、统计分析数据、表达函数关系以及进行几何变换等。
掌握曲线的概念和特点对小学数学学习至关重要。
通过深入理解曲线的含义和应用,可以帮助学生更好地理解数学知识,提高数学解决问题的能力。
曲线的基本特征总结

曲线的基本特征总结曲线是数学中的一个重要概念,广泛应用于各个领域。
下面是曲线的基本特征总结:1. 曲线的定义曲线可以定义为平面上的连续曲线,由一系列点组成。
每个点都有一个唯一的坐标,可以用数学函数表达。
2. 曲线的形状曲线可以有不同的形状,如直线、圆弧、抛物线、双曲线等。
形状的特征由曲线的方程或参数方程确定。
3. 曲线的方程曲线可以通过方程来描述。
常见的方程包括一次方程、二次方程、三次方程等。
方程的参数值可以影响曲线的形状和位置。
4. 曲线的参数方程曲线也可以通过参数方程来描述。
参数方程包含一个或多个参数,通过改变参数值可以改变曲线的形状和位置。
5. 曲线的切线和法线曲线上的每个点都有一个切线和一个法线。
切线是曲线在该点处的斜率,法线是与切线垂直的直线。
6. 曲线的凹凸性曲线可以是凹的或凸的。
凹曲线在每个点处的曲率都向内弯曲,而凸曲线则向外弯曲。
7. 曲线的对称性曲线可以具有对称性,如轴对称或中心对称。
轴对称意味着曲线相对于某个轴对称,而中心对称意味着曲线相对于某个点对称。
8. 曲线的长度曲线的长度可以通过积分计算。
曲线的长度与曲线形状、参数方程和方程的具体形式相关。
9. 曲线的面积某些特定曲线的面积可以通过积分计算。
曲线的面积与曲线形状、参数方程和方程的具体形式相关。
总结以上内容,曲线的基本特征包括定义、形状、方程、参数方程、切线和法线、凹凸性、对称性、长度和面积等。
了解这些基本特征有助于我们更好地理解和应用曲线的概念。
以上是对"曲线的基本特征"的一个简单总结,希望对您有所帮助!。
曲线的五大要素

曲线的五大要素(原创版)目录1.引言2.曲线的定义与分类3.曲线的五大要素4.五大要素的具体含义与应用5.结论正文【引言】在数学、物理和工程领域,曲线是一种重要的数学对象。
曲线家族繁多,形态各异,它们在各个领域中都有着广泛的应用。
为了更好地理解和研究曲线,我们需要对曲线的基本要素有所了解。
本文将介绍曲线的五大要素。
【曲线的定义与分类】曲线是平面上点集的一种拓扑结构。
根据不同的分类标准,曲线可以分为多种类型,如直线、圆弧、椭圆弧、抛物线、双曲线等。
这些曲线在形状、性质和应用上都有所不同。
【曲线的五大要素】曲线的五大要素包括:曲线的长度、曲率、拐点、最高点和最低点。
下面我们将分别介绍这五大要素。
【五大要素的具体含义与应用】1.曲线的长度:曲线的长度是指曲线上任意两点间的最短距离。
曲线长度是曲线的基本属性之一,它在很多实际问题中具有重要意义,如路线规划、物体运动轨迹等。
2.曲率:曲率是描述曲线弯曲程度的量。
它反映了曲线在某一点处的切线方向与该点处的曲线方向的夹角。
曲率有正值、负值和零值,分别对应凸曲线、凹曲线和直线。
曲率在工程设计、运动控制等领域有广泛应用。
3.拐点:拐点是曲线上曲率发生变化的点,即二阶导数为零的点。
拐点是曲线的转折点,它在交通规划、路径优化等问题中具有重要意义。
4.最高点和最低点:最高点和最低点是曲线上具有最大和最小纵坐标的点。
这两个要素在分析曲线的极值、判断物体运动轨迹等方面具有重要作用。
【结论】曲线的五大要素是曲线的基本属性,它们在实际问题中具有广泛的应用。
直线和曲线的基本概念

直线和曲线的基本概念直线和曲线是几何学中非常重要的概念,它们在数学、物理学和工程学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍直线和曲线的基本概念,包括它们的定义、性质以及常见的应用。
1. 直线的定义和性质直线是由一条无限延伸的点连成的轨迹,它没有弯曲和拐角。
直线可以通过两点确定,两点确定一条直线的唯一性。
直线上的任意两点可以通过一条直线连接起来。
直线的性质包括:- 直线上的任意两点之间的距离是固定的。
- 直线是无限延伸的,没有起点和终点。
- 直线可以用方程式表示,如y = kx + b,其中k为斜率,b为截距。
- 直线可以平移、旋转和镜像变换,保持直线的性质不变。
直线在几何学中有广泛的应用,例如在解析几何中,直线用于表示线段、射线以及其他几何形状的边界。
2. 曲线的定义和性质曲线是由点连成的轨迹,它可以有弯曲和拐角。
曲线可以是闭合的,如圆或椭圆,也可以是开放的,如抛物线和双曲线。
曲线的性质包括:- 曲线上的每个点都有一个切线,切线是曲线在该点处的斜率。
- 曲线在不同点处的曲率不同,曲率表示曲线的弯曲程度。
- 曲线可以用参数方程或隐式方程表示,例如y = f(x)或F(x, y) = 0。
- 曲线可以通过平移、旋转和缩放变换,保持曲线的性质不变。
曲线在数学中有广泛的应用,例如在微积分中,曲线用于表示函数的图像,研究函数的性质和求解各种问题。
3. 直线和曲线的联系和区别直线和曲线虽然在形状上有很大的不同,但它们也有一些联系和相似之处。
联系:- 直线可以被视为曲线的特殊情况,即曲率为零的曲线。
- 直线和曲线都是由点组成的轨迹,它们都可以用方程式来表示。
- 直线和曲线都可以进行平移、旋转和缩放等变换。
区别:- 直线没有弯曲和拐角,而曲线可以有很大的弯曲。
- 直线的斜率是常数,而曲线的斜率是变化的。
- 直线可以通过两个点确定,而曲线通常需要更多的信息才能确定。
总结:直线和曲线是几何学中基本的概念,它们在数学和其他学科中有广泛的应用。
曲线在高考数学中的分析

曲线在高考数学中的分析高考数学中的曲线是一个重要而复杂的话题,它是解决关于函数、方程和几何的问题的必要工具。
曲线的研究需要涉及到解析几何、微积分、微分方程等知识,因此也成为了学生们备考高考的必修内容。
接下来,本文将从曲线的定义、性质、应用等方面进行分析。
一、曲线的基本概念曲线是指连续的点所组成的轨迹,通常用公式来表示。
在高考数学中,常见的曲线有直线、圆、椭圆、抛物线、双曲线等。
这些曲线都有其独特的性质和特点,需要我们掌握和理解。
二、曲线的性质不同的曲线有不同的性质,下面以常见的曲线为例进行简要说明:1、直线直线是最基本的曲线,它在解决几何问题中起到了重要的作用。
直线有以下两个基本性质:(1)一条直线可以由两个点唯一确定;(2)两条不重合的直线有且仅有一个交点。
2、圆圆是一个弧度为2π的曲线,它有以下几个性质:(1)圆上任意两点之间的弧长相等;(2)半径相等的圆互相等价;(3)圆的内切线与半径垂直。
3、椭圆椭圆是一个中心对称的曲线,它的性质有以下几个:(1)椭圆上任意一点P到两个焦点的距离之和等于定值2a;(2)椭圆的离心率为e=c/a,其中c为焦距,a为半长轴。
4、抛物线抛物线是一个非常特殊的曲线,它的性质有以下几个:(1)抛物线是关于其对称轴对称的;(2)抛物线的焦距等于1/4抛物线弦长;(3)抛物线与其对称轴之间的距离为横坐标的平方与纵坐标之比。
5、双曲线双曲线是一个复杂但广泛应用的曲线,它的性质有以下几个:(1)双曲线的两个渐近线之间的距离为2a;(2)双曲线上的任意一点到两个焦点之间的距离之差等于定值2c。
三、曲线的应用曲线在高考中的应用非常广泛,在各个学科中都有其应用范畴。
下面以数学、物理、化学等学科为例,简要介绍曲线的应用:1、数学在数学中,曲线是解决函数、方程和几何等问题的必要工具。
我们需要用曲线来解决构造图形、求解方程组、求极值、求定积分等问题。
2、物理物理中涉及到的曲线主要有速度曲线、路程曲线、加速度曲线等。
曲线的五大要素

曲线的五大要素一、引言在数据分析和可视化中,曲线是一种常见的表现形式。
它能够直观地展示数据的变化规律,帮助我们更好地理解和分析数据。
为了更好地运用曲线,我们需要了解曲线的五大要素。
二、曲线的定义和作用1.定义曲线是一种用来表示数据变化关系的数学表达式,通常用y表示因变量,x 表示自变量。
2.作用曲线能够在二维平面上直观地展示数据的变化趋势,便于观察和分析。
三、曲线的五大要素1.坐标轴坐标轴是曲线的基石,它包括x轴和y轴。
x轴表示自变量,y轴表示因变量。
在绘制曲线时,我们需要关注轴的类型、标签和单位。
2.曲线类型曲线类型分为线性曲线和非线性曲线。
线性曲线是指y与x之间呈线性关系的曲线,非线性曲线则表示y与x之间的关系非线性。
3.曲线形状曲线形状反映了数据变化的规律。
常见的曲线形状有上升趋势、下降趋势和波动趋势。
曲线趋势是指数据随时间的变化方向。
常见的趋势有增长趋势和下降趋势。
5.曲线波动曲线波动描述了数据在趋势中的波动情况。
波动幅度和波动周期是衡量曲线波动的两大要素。
四、各要素的详细解析1.坐标轴(1)轴类型:常见的轴类型有直线轴和曲线轴。
直线轴适用于展示线性关系,曲线轴适用于展示非线性关系。
(2)轴标签:轴标签有助于读者更好地理解坐标轴的含义。
通常,x轴标签表示自变量,y轴标签表示因变量。
(3)轴单位:轴单位用于衡量坐标轴上的数值大小。
选择合适的单位有助于提高数据的表达效果。
2.曲线类型(1)线性曲线:线性曲线适用于表示y与x之间具有线性关系的数据。
(2)非线性曲线:非线性曲线用于表示y与x之间非线性关系的数据。
常见的非线性曲线有抛物线、指数曲线等。
3.曲线形状(1)上升趋势:随着x的增加,y值也逐渐增加。
(2)下降趋势:随着x的增加,y值逐渐减少。
(3)波动趋势:曲线在x轴上呈现出波动状,反映了数据的不稳定性。
(1)增长趋势:随着时间推移,数据呈现上升趋势。
(2)下降趋势:随着时间推移,数据呈现下降趋势。
数学曲线知识点总结讲解

数学曲线知识点总结讲解一、曲线的定义与特点1. 曲线的定义曲线是指在平面上按照一定的规律运动的一条线。
在数学中,曲线是二维的几何图形,通常由一系列点和它们之间的连线组成。
曲线的运动可以是直线运动、曲线运动,也可以是变速运动。
曲线是研究曲线形状和运动规律的重要对象,涉及到代数、几何、微积分等多个数学领域。
2. 曲线的特点曲线具有以下特点:(1)曲线在平面上运动或延伸,具有一定的长度;(2)曲线可以是直线,也可以是曲线;(3)曲线可以是封闭曲线,也可以是开放曲线;(4)曲线可以是由数学方程描述的,也可以是由参数方程描述的。
二、常见的数学曲线1. 直线直线是最简单的曲线,可以用一般方程或者截距式方程来描述。
直线的特点是长度无限,方向唯一,不具有曲率。
2. 圆圆是由一个固定点到平面上所有距离等于该固定点到圆心距离的点的轨迹。
圆是一种封闭曲线,具有旋转对称性和平移对称性。
圆的面积公式为πr²,周长公式为2πr,其中r为圆的半径。
3. 抛物线抛物线是一种开放曲线,具有镜像对称性。
抛物线的一般方程为y=ax²+bx+c,其中a、b、c为常数。
抛物线是许多物体的运动轨迹,也是许多方程的图像。
4. 双曲线双曲线是由两个焦点F1和F2和一个恒定距离2a等于常数d的点P的轨迹。
双曲线有两个分支,每个分支都可以用参数方程来描述。
双曲线具有镜像对称性和渐近线。
5. 椭圆椭圆是由两个焦点F1和F2和一个恒定距离2a小于常数d的点P的轨迹。
椭圆也有两个焦点和两个分支,椭圆的形状由a和d的大小关系确定。
椭圆是许多几何图形的轨迹,也是许多物体的运动轨迹。
6. 螺线螺线是一种特殊的曲线,具有不断旋转的特点。
螺线可以是等角螺线,也可以是等速螺线。
螺线在数学和物理中都有重要的应用。
7. 正弦曲线和余弦曲线正弦曲线和余弦曲线是圆的三角函数的图像,具有周期性和对称性。
正弦曲线和余弦曲线在数学、物理、工程等领域都有广泛的应用。
曲线知识点

曲线知识点曲线是数学中的重要概念,也是许多学科领域中的基础知识。
它在几何学、物理学、经济学等多个领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍曲线的基本概念、特点和一些常见应用,帮助读者更好地理解和掌握曲线知识点。
一、曲线的定义曲线是平面上的一条连续的路径。
从数学的角度来看,曲线可以通过参数方程、隐式方程或者显式方程进行表示。
曲线可以是直线、圆、椭圆、双曲线等各种形状。
曲线的形状和特征由方程的形式和参数的取值决定。
二、曲线的特点 1. 曲线的长度:曲线的长度可以通过曲线的参数方程或者函数的导数计算得出。
曲线的长度可以是有限的或者无限的,取决于曲线的形状。
2.曲线的斜率:曲线在某一点的斜率可以通过曲线的导数计算得出。
斜率表示了曲线在该点的变化速率。
曲线的斜率可以用来描述曲线的陡峭程度。
3. 曲线的凹凸性:曲线的凹凸性可以通过曲线的二阶导数来判断。
凹曲线在任意一点的二阶导数大于零,而凸曲线在任意一点的二阶导数小于零。
三、曲线的常见应用 1. 几何学:曲线在几何学中有广泛的应用,如描述平面上的点的运动轨迹、刻画曲面的形状等。
例如,椭圆曲线在几何学中用来描述平面上的点,可以应用于密码学、椭圆曲线加密等领域。
2. 物理学:曲线在物理学中可以用来描述运动的路径。
例如,自由落体运动中物体的运动轨迹可以用抛物线来描述。
3. 经济学:曲线在经济学中常常用来表示供求关系、生产函数等。
例如,需求曲线和供给曲线的交点可以表示市场平衡点。
4. 统计学:曲线在统计学中被广泛应用于数据分析和模型拟合。
例如,正态分布曲线可以用来描述许多自然现象的概率分布。
总结:曲线是数学中的基本概念,具有广泛的应用。
掌握曲线的基本概念和特点对于理解和应用曲线知识点至关重要。
通过本文的介绍,相信读者已经对曲线有了更深入的了解,可以在实际问题中灵活运用曲线知识点。
对于进一步学习和研究曲线,可以深入探索曲线的性质、曲率、弧长等更高级的内容。
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曲线定义的发展曲线是什么,初一想,你会认为这是一个非常容易回答的问题.因为在日常生活中,到处都呈现着一条条形态不一的曲线,室内外悬挂着的电线、车轮滚出的痕迹、各种建筑物上的轮廓线等等可以说.人们对曲线是再熟悉不过了,但当需要你用精确的语言描述曲线的一般特征时,你又可能会感到一时难以回答。
下面首先介绍历史上曲线定义的逐步演变过程,其次列举了在历史上出现的几条有趣的奇特曲线,最后介绍常用的两类曲线——正则曲线与简单曲线.曲线概念的历史发展过程:自古迄今,很多数学家都在思考;曲线是什么? 力求得到一个精确的,便于进行数学研究的,具有一般性的曲线定义。
这里我们着重介绍从欧几里得对平面曲线的直观描述到近代乌雷松用点集论描述的最一般的曲线定义这一历史发展的过程.公元前3世纪,欧几里得在他的著作《几何原本>中.用直观描述的方法定义曲线为“有长无宽”;曲线为“表面的边界”,这样的定义在一定程度上反映出曲线的特征.但它对曲线的数学研究毫无用处.特别是当后来出现一些奇特曲线,例如出现了面积为正数的曲线,还出现了可以作为三个区域的公共边界的曲线,这些曲线的出现,与人们通常直观认为的曲线应是它的面积为零无宽度的平面图形,而且曲线也应是且只是两个区域的公共边界不相符合,同时它也使人们对“无宽”及“边界”的含意模糊了,因此需要寻找曲线的确切定义。
笛卡儿(1596—1650)在平面上建立坐标系,使曲线与方程相对应,然后用代数方程来研究曲线.这时也就产生了笛卡儿的曲线定义:笛卡儿的曲线定义:凡坐标适合方程F (x,y )=0的点的全体称为这方程所确定的曲线.这定义包括了许多曲线,例如方程 x 2+y 2=R 2 表示以原点为中心、R 为半径的圆周; (以及所有的代数曲线).而且这个曲线定义已经摆脱了直观性描述.有了确切的数学含义,并能按此定义来研究曲线, 然同时半直线又统一定点以等角速度转动所回的曲线.如果取一个定点o 为极点,半直线的初姑位置为极袖,f 表示动点M 到点o 的距离,ϕ表示转动着的半直线与x 轴正向的夹角,这样得到阿基米德螺线的方程是: r a ϕ=且有 r = arg tan /y x ϕ=把r 与ϕ代人方程得阿基米德螺线的直角坐标方程arctan 0y a x= 然而这个方程对于x 的每个数值都有无穷多个y 值与之对应,同样对于y 的每个数值也都有无穷多个x 值与之对应,所以难以用这个方程来研究阿基米德螺线.这又需要考虑曲线概念的新定义.而在那时也发现有些曲线根本不能用方程F (x,y )=o 来表示,或即使可以用方程来表示,但是很难用它来研究曲线例如阿基米德的螺线(见图1.2)。
它是某点沿半直线匀速运动,同时半出于质点运动时描绘出曲线,即点动成线,因此很自然把曲线直观地定义为:曲线是点运动的轨迹,为把这个直观描述用数学式子表示出来,很容易想到轨迹上动点的位置是依赖于时间,于是就引入第三个变量时间t ,用t 的函数来表示曲线上点的坐标,()x x t = ()y y t =称此表示式为曲线的参数表示式.称t 为参数。
按照上述阿基米德螺线的形成,取时间t 为参数,v 为动点沿半直线移动的速度,ω是半直线绕坐标原点转动的角速度,曲线每点的坐标x , y 可表示为时间t 的函数cos sin x vt t y vt t ωω=⎧⎨=⎩这就是阿基米德螺线的参数表示式.选直线为x 轴,取圆周上一定点落在直线上原点.取参数为圆的滚动角ϕ,得到摆线的参数表示式(sin )(1cos )x a y a ϕϕϕ=-⎧⎨=-⎩在19世纪后半叶,基于这种用参数表示曲线的方法,在i9世纪后半叶,基于这种用参数表示曲线的方法,法国数学家若尔当给出了例3 摆线(见图1.3)半径为a 的圆,沿平面上一条直线作无滑动的滚动,圆周上一点的轨迹为摆线。
曲线的另一种定义。
如果平面上点的坐标是参数t 在区间 [0,l]上所给定的连续 函数()x t ϕ= ()y t φ=那末这些点的全体称为曲线.若尔当以最清晰的形式叙述的这个曲线定义与笛卡儿的曲线定义一样,有确切数学含义,而且一直被人们沿用到现在,只是他所定义的曲线又过分一般化了。
1890年意大利数学家佩亚诺构造出一条曲线——佩亚诺曲线,他的这条由定义在[0,1]上的两个连续函数()x t ϕ= ()y t φ=表示的曲线却填满整个单位正方形、这就表明,出现在我们面前不是蔓延在平面上的一条“细长无宽”的曲线,因此又需要修正若尔当关于曲线的上述定义,使新定义的曲线中,不出现类似于佩亚诺曲线的奇特情形。
19世纪末,当集合论发展起来的时候,许多数学对象部被看作是某种元素的集合.同样,几何图形也被看作是具有某种性质的点的集合。
这样,许多数学问题都可以用集合沦观点来论述。
特别,康托尔把曲线看作一个具有某种特性的平面点集,采用集合论来描述曲线的概念.在论述用集合论来描述的平面上曲线的定义之前,有必要先引入集合论中某些概念,因为没有这些概念,就难以论述曲线的定义.由于其中有些概念如开集、闭集、边界、极限点等在数学分析课程中己作介绍,不再重复。
这里重点论述连续统概念,它是以后考虑的基本对象,在曲线定义中起着根本作用.定义:如果E是R2中一个集合,把它任意分为两个非空子集A 和B,至少在这两个子集的一个中,可以找到一点是另一子集的聚点,那末称集合E是连通集否则称为不连通集.由上述定义我们可以得到集合E是不连通集的充分必要条件是:存在两个非空的闭集A与B,使得E A B⋂=Φ.=⋃,且A B 根据连通集的定义可以证得全直线R、R上任何区间、正方形、圆等等都是连通集.由一点所构成的集合与空集都被认为是连通集.定义: E是R2中一个集合,如果它的一切无穷子集在E中都有聚点,那末称E为列紧集。
用闭区间套原理可以证明:线段[a,b] 是列紧集.用类似方法也可证得闭正方形是列紧集在集合论中有下面结果:R、R2上的集合E是列紧集的充要条件是E为有界闭集.定义称连通而又列紧的集合为连续统由上述定义可知,直线段、正方形都是连续统.另外根据点集论中结果:连续统的连续映象都为连续统.我们能证明像圆周、椭圆、双纽线等这样的集合都是连续统.现在把思路回到论述曲线的定义上来,考虑一个平面点集必须具有什么样的一种性质,才能将它认作是位于平面上的—条曲线?分析我们所熟悉的份直线段、圆周、椭圆、双纽线等这些平面曲线,把它们都看作是一个平面点集,由直观地看出,存在着共有特性:它们分布在平面上,都是连成一整段,不分割成一些孤立部分;另外,曲线上每个点又都不是孤立的一个点,与它任意接近处总还有曲线上的其它点这些特征正从几何直观表明它们都是平面上的连续统因此,自然面然地要在连续统中去找我们所要叫做平面曲线的东西.然而,如果定义曲线为平面上的连续统,这样在平面曲线中就要包括保正方形、圆盘等这种连续统,显然这是我们所不能承认的。
那末平面上的连续统还应具有什么特性才能被称为是平面曲线? 进一步分析圆盘和圆周、正方形和它的边界折线段的区别,圆盘、正方形内部的点在它的邻近都是集合的点,而圆周、折线段上的点在它的邻近处既有圆周、折线段上的点,也都有不同于它们的点.综合以上分析,就有康托尔给出的曲线定义:如果连续统C具有以下性质:对连续统C的任意一点x,如果任意给定正数ε,在平面上总可以找到一点y,它不属于连续统C,而且与点x的距离小于ε,则称连续统C为平面曲线. 我们把这个定义下的曲线称为康托尔曲线.根据这个定义可直接报出:连续统C为康托尔曲线的允分必要条件是:连续统C不包含任何开子集.显然,直线段、圆周、双纽线以及许多常见的平面曲线都是康托尔曲线而且康托尔定义下的曲线已排除了像佩亚诺曲线这种奇特曲线,但它也包括了让人们难以接受的有奇特性的曲线,其中一个精彩的例子就是波兰数学家谢尔乎斯基所作的曲线,称它为谢尔平斯基地毯.康托尔曲线定义与若尔当曲线定义同样具有确切的数学含义,而且成为后来研究曲线的依据.然而,康托尔的曲线定义却不能搬到空间中来,即不能用作空间曲线的定义. 很显然,正方形作为空间一个点集,它不包含任何开集,且是一个连续统.但我们不能认为它是一条空间曲线,这需要人们去考虑,不管是对平面曲线还是空间曲线,能够有一个用点集论统一描述的曲线定义.苏联数学家乌雷松(1898—1924)在20世纪20年代完成了这个工作,给出曲线的最一般定义.乌雷松仍用点集论来描述曲线酌定义,不过他是从另一个角度描述曲线作为点集所具有的特性,即考虑曲线的所谓量度数——维数一般认为在平面上或空间中的直线段、圆周都是1维的,正方形不管是在平面上还是在空间中都是2维的.这里我们不去介绍一般维数概念.只给出点集的1维度的确切含义.我们观察在直线段上任取一点x,作这点的一个任意小邻域,此邻城是一个开集,如果x是线段的内点,则此开集的边界是由两个点所构成.如果x是线段的端点,则此开集的边界是由一个点所构成.于是说明直线上任一点的任一邻域的边界是不包含多于一个点所构成的连续统.同样圆周上的任一弧段的边界也是两个点.假设在圆周上任取一点,这点的任何一个小邻域是一段小开弧段,它的边界是由两个点构成,所以也是不包含多于一个点所构成的连续统.可是圆盘与正方形却与它们不同,在圆盘内或正方形内任取一点,作这点的任意小一个邻域,这邻域是一个小开圆,它的边界是圆周,显然此圆周是包含多于一个点所构成的连续统.由此我们定义1维连续统为:设点x是连续统C的一个点.如果存在点x的一个任意小邻域,此邻域的边界不包含C中任何由多于一点所构成的连续统,那末称连续统C在点x具有维度1.换句话说,如果对任意结定正数ε,存在包含x的开集,其直径小于ε,而其边界不包含c中任何多于一点所构成的连续统,那末称连续统C在点x具有维度1如果连续统C在它的每一点都是1维的,称连续统C具有维度1.由上所述可见,线段、圆周都是1维连续统.现在我们可以给出鸟鲁松关于曲线的定义:1维连续统称为曲线.在乌雷松的曲线定义下,不论是平面上还是在空间中的直线段和圆周都是曲线,而正方形既不是平面曲线,也不是空间曲线。
至此,我们完成了陈述曲线概念的历史发展过程,那末不同的曲线定义所包含的曲线是否相同呢? 答案是否定的,具体地说,有以下结论:1o如果若尔当曲线不是一条广义佩亚诺曲线.它必是一条康托曲线.这是因为我们可以证明若尔当曲线是一个连续统(证明可参看鲁金著的《实变函数论》)。
反过来,康托尔曲线不一定是若尔当曲线。
观察图1.4(a) 与1.4(b)两条曲线,图1.4(a)中曲线是由一个圆周C和在它里面旋转面无限地接近C的螺线所组成, 图1.4(b) 中曲线是当:x≠时由方程1s inyx=所确定的曲线, 再加上y轴上一个闭线段[-1,1].这两条曲线都是康托尔曲线.但不是若尔当曲线.严格的论证需要较多点集论知识,这里不再赘述.下面对图1.4(a)中曲线,粗略说明它不是若尔当曲线.假设它若是尔当曲线.其参数表示式为:()x t ϕ= ()y t φ= 01t ≤≤其中()x t ϕ= ()y t φ= 在[0,1]连续。