几何学教程(立体几何卷)

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出版者:哈尔滨工业大学出版社
作者:J·阿达玛
出品人:
页数:586
译者:朱德祥
出版时间:2011-7
价格:68.00元
装帧:
isbn号码:9787560333038
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《几何学教程:立体几何卷》是法国著名数学家J.阿达玛的一部名著,译者为我国著名初等几何专家朱德祥教授和其子朱维宗教授。《几何学教程:立体几何卷》除详细而严格地论述了立体几何内容外,还包括了常用曲线、测量概念以及有关高等几何等内容。书中附有大量的习题(共900题),颇有启发性。附录部分主要介绍几何问题的可解性,关于体积的定义,关于任意曲线的长度、任意曲面的面积和体积的概念,关于正多面体的旋转群,关于凸多面体的柯西(Cauchy)定理和空间的圆的自反性质等。《几何学教程:立体几何卷》迄今始终是初等几何方面的重要文献之一,它对掌握立体几何甚至数学方法,培养独立思考能力都有很好的启发作用。

《几何学教程:立体几何卷》可供高等院校数学与应用数学专业学生、中学教师、数学爱好者作为学习或教学的参考用书。

经典解析:从欧几里得到非欧几何的数学殿堂漫步 本卷旨在带领读者深入探索数学的宏伟结构,聚焦于平面几何与解析几何的基石性概念,以及对现代数学产生深远影响的非欧几何的引入。它并非对“几何学教程(立体几何卷)”内容的重复或替代,而是作为一个平行的、互补的知识体系,为理解空间形态的数学描述提供坚实的基础。 第一部分:欧氏几何的严谨演绎——平面世界的逻辑构建 本部分专注于欧几里得几何体系在二维平面上的完备展示。我们摒弃了对立体空间形态的直接讨论,转而将全部精力投入到点、线、面、角、三角形、四边形、圆等基本元素在平面上的精确关系和性质的探究。 一、公理、公设与基本定理的逻辑链条 开篇将详细梳理欧几里得几何赖以建立的五大公设及其衍生的公理体系。重点分析第五公设(平行公设)的独特性及其在整个体系中的核心地位。我们通过大量基于逻辑推理的证明过程,展示如何从少数不证自明的基本命题出发,推导出所有关于平面图形的几何结论。这里的证明注重逻辑的严密性,强调推理的每一步都必须有明确的依据,培养读者严谨的数学思维。 二、平面图形的性质与度量 点与线: 深入探讨线段的中点、垂直平分线、角平分线的构造及其性质。特殊直线(如中线、高线、角平分线)在三角形中的交点(重心、垂心、内心、外心)的特性分析。 三角形的精微分析: 不仅限于内角和为180度的基本性质,还将详述全等和相似的判定标准及其应用。毕达哥拉斯定理(勾股定理)的几何证明及其在度量几何中的地位,以及其他更复杂的度量关系,如托勒密定理的平面特例等。 圆的几何: 详细论述圆的切线性质、弦与弧的关系、圆周角定理、圆内接四边形和外切四边形(圆外切四边形)的特性。对圆幂定理(相交弦定理、相交割线定理、割线-切线定理)的几何推导和实际应用进行细致讲解。 三、几何变换与运动 本章将以变换的视角重构平面几何。介绍平移、旋转、反射(轴对称)这三种基本的刚体运动(等距变换)。探讨这些变换如何保持图形的形状和大小不变,以及它们在证明几何定理(如构造性证明)中的强大作用。最后,引入位似(相似变换)的概念,分析图形的缩放和中心点对映射的影响。 第二部分:坐标系的引入——解析几何的代数视角 本部分将平面几何的概念抽象到笛卡尔坐标系中,实现几何问题向代数方程的转化,是连接几何与代数的桥梁。 一、平面直角坐标系及其应用 建立二维平面上的坐标系统,定义两点间距离公式、线段中点坐标公式。重点阐述如何利用代数工具解决几何问题。 二、直线方程的系统表达 从点斜式、斜截式到一般式,系统地推导和分析直线的各种代数表示形式。深入探讨两直线相交、平行、垂直的代数条件(斜率关系)。讲解点到直线的距离公式及其在求解最短路径问题中的应用。 三、圆锥曲线的代数描绘 这是解析几何的核心。本部分将椭圆、抛物线、双曲线从其定义(如焦点、准线、离心率)出发,严格推导出其标准方程。 椭圆: 深入分析长短轴、焦点位置、离心率与图形扁平度的关系,以及切线方程的求法。 抛物线: 研究其开口方向、焦点、准线与二次函数图像的内在联系。 双曲线: 探讨其实部与虚部、渐近线如何决定其形状,以及与对数和指数函数在某些物理模型中的关联。 本部分强调通过代数运算(如配方法、判别式)来揭示几何图形的内在属性。 第三部分:超越欧氏空间——非欧几何的开端 本部分旨在拓宽读者对“空间”和“直线”概念的理解,介绍在改变了第五公设之后所产生的全新几何体系,这是现代数学和物理学思想转变的关键一步。 一、对平行公设的反思 回顾欧氏几何中第五公设的“特殊性”,探讨历史上数学家们试图证明它的努力如何最终导向了非欧几何的发现。 二、双曲几何(罗巴切夫斯基几何)的初步认识 介绍在“过直线外一点有无数条平行线”这一假设下建立的几何系统。重点展示其核心差异: 1. 三角形内角和: 证明双曲三角形的内角和恒小于180度,且与三角形的面积成反比。 2. 相似性: 证明在双曲几何中,除了全等,不存在相似三角形(除非它们是全等的)。 3. 双曲圆的周长与面积公式的差异性。 三、椭圆几何(黎曼几何)的简要介绍 介绍在“过直线外一点不存在平行线”的假设下建立的几何系统,例如球几何(球面几何)。分析其特性: 1. 三角形内角和: 证明椭圆几何(球几何)中三角形的内角和恒大于180度。 2. “直线”的概念: 在球面上,直线被定义为大圆弧。分析球面上的“直线”具有闭合性,并阐述“两点之间最短路径”的特点。 本部分将通过对比与类比,使读者深刻理解几何学的本质在于其基础公理的选择,而非仅仅是对经验世界的模仿。它为后续学习微分几何、拓扑学以及爱因斯坦相对论中弯曲时空的概念,奠定了必要的思想准备。 总结: 本教程专注于平面世界的精确逻辑推演(欧氏平面几何),利用坐标系统实现几何与代数的有机结合(解析几何),并最终通过对公设的突破,引入了对不同空间形态的数学描述(非欧几何的初步探索)。其内容体系完整、逻辑严密,为构建全面的数学视野提供了不可或缺的基石。

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读后感

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用户评价

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我带着对经典几何学的敬意翻开了这本教材,希望能够在其中找到一些现代数学思想与传统欧氏几何美学相结合的火花,但很遗憾,这本书的视角似乎停滞在了上个世纪中叶。它的论述风格极其保守,对于微分几何、拓扑学等对现代数学影响深远的领域,与之相关的几何直观几乎完全缺失。例如,在讨论曲面的概念时,它依然固守于传统的解析几何描述,对高斯曲率、测地线等更具现代几何学意味的工具避而不谈,或者只是用非常简略的、不连贯的语言一带而过。这使得这本书在面对当代数学的广阔图景时,显得视野受限。对于那些希望通过立体几何学习来展望未来数学研究方向的读者来说,这本书提供的知识体系显得有些陈旧和局限。它就像一个精心维护的老式钟表,走时精准,但内部的机械结构已经跟不上时代对效率和复杂性的新要求。我期待的“教程”应当是连接过去与未来的桥梁,而这本书更像是一个被精心保存的历史遗迹,值得研究,但不一定适合作为主要的学习路径。

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真正让我感到困惑的是,这本书在某些关键的“衔接点”上处理得极为草率。立体几何本质上是连接代数、分析与几何直觉的桥梁,但在这本书里,这几者之间的交融似乎是断裂的。比如,在向量代数部分,它讲解得非常扎实,但在随后应用到平面和空间直线、平面的方程表示时,向量的直观意义和坐标几何的运算规则之间的转换桥梁搭建得并不牢固。读者很容易在纯粹的坐标计算中迷失方向,忘记了这些数字背后的空间几何含义。这种割裂感使得立体几何的学习变成了一系列孤立的技能训练,而不是一个有机整体的构建。我本来期望这本书能像一个优秀的导游,带着我们穿梭于代数公式的严谨与几何图形的生动之间,不断地提醒我们两者的内在联系。然而,它更像是一本把代数知识和几何知识分别放在两个相邻房间的厚书,中间的门锁得死死的,需要读者自己去想办法打通。这种缺乏整合性的结构,极大地削弱了立体几何作为一门统一学科的魅力。

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这本《几何学教程(立体几何卷)》的作者显然对几何学的理解有着相当深刻的洞察力,但读完之后,我感觉它更像是一份为已经掌握了基础的专业人士准备的参考手册,而不是一本真正意义上的“教程”。对于我这样一个试图从头学习立体几何的学生来说,书中的许多概念引入得过于跳跃,缺少循序渐进的铺垫。比如,在介绍一些复杂的空间坐标变换时,作者直接抛出了那些复杂的矩阵运算,却没有花足够的篇幅去解释为什么需要这些特定的变换,它们在几何结构中究竟扮演了什么样的直观角色。书中的图示也偏向于技术性的三视图和剖面图,虽然精确,但缺乏那种能帮助初学者建立空间想象力的、更具启发性的三维渲染或动态演示感。很多证明过程直接省略了中间的关键步骤,仿佛读者应该心领神会,这种“心领神会”的要求对于初学者来说,无疑是一堵高墙。我不得不频繁地查阅其他资料来填补这些知识的空白,这大大降低了阅读的流畅性和学习的效率。如果这本书的目标读者是准备参加高阶竞赛或者进行专业研究的人员,那它或许合格,但作为一本面向“教程”定位的读物,它在教学法的设计上,着实让人感到有些失落。它更像是一个高度浓缩的知识提炼集,而不是一个引导性的学习旅程。

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阅读体验上,这本书的排版和装帧设计显得相当老派,字体选择和行距的设置都让长时间阅读成为一种挑战。我特别留意了书中的习题部分,原本期待能从中找到一些既能检验理解又能激发思考的经典难题,然而,大部分习题似乎只是对前文概念的机械重复,缺乏深度和新颖性。例如,关于多面体欧拉公式的应用题,几乎都是换汤不换药的套路题,解法一眼就能望到头,做完之后并不能带来太多智力上的满足感。真正能够拓展思维边界,迫使我思考如何在三维空间中进行创造性构图或问题分解的题目,少得可怜。更令人遗憾的是,这本书的答案和解题思路的提供也显得敷衍了事,很多复杂的计算题只给出了最终结果,连一个关键的中间步骤都没有展示。这对于自学者来说是致命的缺陷,我们不仅需要知道“是什么”,更需要知道“为什么”以及“如何一步步达到”。这本书的作者似乎更专注于概念的严谨性本身,而忽略了知识传递过程中“教”这个环节的艺术性。我希望一本好的教程能像一位耐心的导师,这本书更像是一张精确但冰冷的地图,上面只有地名,没有步行指南。

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这本书的语言风格总体上是晦涩的,充斥着大量只有在专业术语手册中才能见到的、极度抽象的定义和冗长的定理表述。这种风格使得阅读过程充满了摩擦感,每一次理解一个新概念都需要极大的专注力和对上下文的反复回溯。举个例子,书中关于向量空间在三维欧氏空间中的投影定义,我读了整整三遍,才勉强捕捉到其核心思想,而这段论述仅仅用了不到半页纸。对比其他一些采用现代数学语言编写的教材,它们往往能用更简洁、更具画面感的语言来描述同样复杂的空间关系,让读者在脑海中迅速建立起图像。但这本《教程》似乎有意为之,刻意选择了最繁复的逻辑链条来构建知识体系。这可能在追求逻辑的绝对完备性上达到了某种极致,但在教学实用性上却付出了巨大的代价。对于依赖直觉和视觉辅助学习的读者而言,这本书的文字密度和逻辑复杂度,无异于在沙滩上用手指描绘一个复杂的非欧几何图形,徒增挫败感。

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