
幾何學(geometry)是研究空間關係的數學分支,有時簡稱為幾何。幾何是近代數學的兩大領域之一,另外一個是研究數量關係的領域。現代概念上的幾何其抽象程度和一般化程度大幅提高,並與分析、抽象代數和拓撲學緊密結合,很多分支幾乎無法認出是從早期的幾何學傳承而來。
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幾何學有悠久的歷史。最古老的歐氏幾何基於一組公設和定義,人們在公設的基礎上運用基本的邏輯推理構做出一系列的命題。可以說,《幾何原本》是公理化系統的第一個範例,對西方數學思想的發展影響深遠。
一千年後,笛卡兒在《方法論》的附錄《幾何》中,將坐標引入幾何,帶來革命性進步。從此幾何問題能以代數的形式來表達。實際上,幾何問題的代數化在中國數學史上是顯著的方法。笛卡兒的創造,是否有東方數學的影響在裡面,由於東西方數學交流史研究的欠缺,尚不得而知。
歐幾里得幾何學的第五公設,由於並不自明,引起了歷代數學家的關注。最終,由羅巴切夫斯基和黎曼建立起兩種非歐幾何。
幾何學的現代化則歸功於克萊因、希爾伯特等人。克萊因在普呂克的影響下,應用群論的觀點將幾何變換視為特定不變數約束下的變換群。而希爾比特為幾何奠定了真正的科學的公理化基礎。應該指出幾何學的公理化,影響是極其深遠的,它對整個數學的嚴密化具有極其重要的先導作用。它對數理邏輯學家的啟發也是相當深刻的。
幾何最早的有記錄的開端可以追溯到古埃及(參看古埃及數學),古印度(參看古印度數學),和古巴比倫(參看古巴比倫數學),其年代大約始於前3000年。早期的幾何學是關於長度,角度,面積和體積的經驗原理,被用於滿足在測繪,建築,天文,和各種工藝製作中的實際需要。在它們中間,有令人驚訝的複雜的原理,以至於現代的數學家很難不用微積分來推導它們。例如,埃及和巴比倫人都在畢達哥拉斯之前1500年就知道了畢達哥拉斯定理(勾股定理);埃及人有方形稜錐的錐台(截頭金字塔形)的體積的正確公式;而巴比倫有一個三角函數表。
中國文明和其對應時期的文明發達程度相當,因此它可能也有同樣發達的數學,但是沒有那個時代的遺跡可以使我們確認這一點。也許這是部分由於中國早期對於原始的紙的使用,而不是用陶土或者石刻來記錄他們的成就。
幾何這個詞最早來自於希臘語「γεωμετρία」,由「γέα」(土地)和「μετρε ĭν」(測量)兩個詞合成而來,指土地的測量,即測地術。後來拉丁語化為「geometria」。中文中的「幾何」一詞,最早是在明代利瑪竇、徐光啟合譯《幾何原本》時,由徐光啟所創。當時並未給出所依根據,後世多認為一方面幾何可能是拉丁化的希臘語GEO的音譯,另一方面由於《幾何原本》中也有利用幾何方式來闡述數論的內容,也可能是magnitude(多少)的意譯,所以一般認為幾何是geometria的音、意並譯。
1607年出版的《幾何原本》中關於幾何的譯法在當時並未通行,同時代也存在著另一種譯名——形學,如狄考文、鄒立文、劉永錫編譯的《形學備旨》,在當時也有一定的影響。在1857年李善蘭、偉烈亞力續譯的《幾何原本》後9卷出版後,幾何之名雖然得到了一定的重視,但是直到20世紀初的時候才有了較明顯的取代形學一詞的趨勢,如1910年《形學備旨》第11次印刷成都翻刊本徐樹勛就將其改名為《續幾何》。直至20世紀中期,已鮮有「形學」一次的使用出現。
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| 點和線 | 頂點 | 線段 | 直線 | 平行 | 垂直 | 切線 | 法線 曲線 | 圓錐曲線 | 雙曲線 | 拋物線 | 螺線 | 邊 | 周界 | 弦 |
| 平面圖形 | 圓 | 橢圓 | 扇形 | 弓形 | 多邊形 | 三角形 | 四邊形 | 五邊形 | 六邊形 | 梯形 | 平行四邊形 | 菱形 | 矩形 | 正方形 | 鷂形 |
| 立體圖形 | 多面體 | 正多面體 | 長方體 | 立方體 | 圓柱體 | 四面體 | 平行六面體 稜柱 | 反稜柱 | 棱錐 | 圓錐 | 球體 | 橢球 | 圓台 |
| 圖形關係 | 相似 | 全等 | 對稱 | 平行 | 垂直 | 相鄰 | 相交 | 相切 | 鏡像| 旋轉 |
| 量 | 距離 | 長度 | 周長 | 高度 | 面積 | 表面積 | 體積| 角度 |
| 比例 | 角 | 圓周率 | 倍數 | 分數 |
| 作圖 | 尺子(直尺) | 圓規 | 尺規作圖 |
| 理論 | 定理 | 公理 | 定義 | 證明 |
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