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三角形内角和是多少度(三角形内角和一定是 180°吗?),祖祖辈辈

2023-07-30 01:29:33投稿人 : yq4qlskj围观 : 33 次0 评论
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三角形内角和是多少度(三角形内角和一定是 180°吗?)

假设有人问你:“三角形中各角的和是多少?”毫无疑问,你会不假思索地对他说:“180!”

如果那个人说不是180,你大概会觉得他傻。

其实“三角形内角之和等于180”只是欧几里德几何中的一个定律。换句话说,在欧氏代数中,三角形的内角之和相当于180°,但如果跳出欧氏代数的范畴,三角形的内角之和不一定相当于180°!

比如地球上的赤道、经度0°和经度90°相交形成一个“三角形”。这个“三角形”的三个角都应该是90°,它们的和是270°!

你觉得奇怪吗?你知道除了欧几里德几何还有其他代数吗?这种代数称为非欧代数。

欧几里得几何

想要探索非欧几何,首先要掌握欧几何。欧几里得几何是指根据古希腊文化中数学家欧几里得的《几何原本》的结构的代数。有时只代表平面图上的几何图形,即立体几何。欧洲几何在老师的课堂教学中由专家讲授。它有以下简单的公理:

1.任何两点都可以按平行线连接起来。

2.任意的直线都可以无止境地增加成一条平行线。

3.给任意一条直线,它可以以它的一个节点为圆心,做一个圆为半子午线。

4.所有的斜角都是等腰的。

5.如果两条平行线与第三条平行线相交,同侧内角之和低于两个斜角之和,那么两条平行线必相交于此。

这五个“显而易见”的公理是立体几何的基础,大家也是靠这个公理来破坏几何图形题的。但是入木三分,你有没有发现第五个公设(平行公设)比前四个公设更复杂,文字描述也没有那么不证自明,违背了数学课朴素的艺术美?

在《几何原本》中,确认了前28题没有采用这个公设,自然引起了大家的思考,这个啰嗦的公设能否由其他公设公设发表,换句话说,平行公设可能是多余的。

罗氏几何的出现

所以有数学家明确提出第五公设可以看作公设,但是作为定律呢?前四个公设可以证实第五个公设吗?这是几何图形发展过程中最著名的关于“线性基础理论”的讨论,争论了2000年之久。

由于第五公设的证实问题始终无法解决,人们逐渐怀疑证实的方式是错误的。第五公设能被证明吗?

18世纪,喀山大学的专家教授罗巴切夫斯基在整个证实第五公设的过程中,留下了另一种方式。罗巴切夫斯基的父亲“罗永浩”一生也致力于科学研究中第五公设的证实,但没有取得任何成果。罗永浩曾经劝过自己的孩子“小罗”:“你不要搞第五公理。我做了一辈子科研,也没研究出来。这真是数学家的噩梦。”

我一点也不知道小罗没有听从他父亲的建议。他明确提出了一个不同于欧几里得平行公理的问题“如果越过平行线外的一点,至少可以作两条平行线且已知的平行线不相交”,并用它代替了第五公设,然后与欧几里得几何的前四个公设合并成一个公理系统软件,进行一系列的逻辑推理。他认为如果把系统软件分成基本的逻辑推理,就相当于确认了第五公设。我们知道这其实就是数学中的归谬法。

罗氏几何符合单叶双曲面的立体模型。

但是,在他极其细腻深刻的逻辑推理的整个过程中,他得到了一个又一个在判断上令人难以置信的问题,但在逻辑上却没有异议。最终,罗巴切夫斯基得到了两个关键结果:

首先,第五公设不能被证明。

其次,通过新公理系统软件中的一系列逻辑推理,得到了一系列没有逻辑差异的新规律,产生了新的思想体系。这个思想体系和欧几里得几何学一样完善和严密。

左:欧洲几何右:罗氏几何

这种代数叫做罗巴切夫斯基代数,俗称洛巴切夫斯基几何,也是大家最早发现的非欧几何。

罗氏代数的公理系统软件与欧氏几何不同,除了欧氏几何的平行公理被替换为“平行线外一点,一条直线可以且只能平行于已知平行线”和“平行线外一点,至少两条平行线可以平行于这条直线”之外,其他公理基本相同。由于平行公理不同,演绎推理导致了一系列不同于欧氏几何的新问题。

聪明的你可能已经发现,以上问题和大家的判断不一样。然而,一位数学家经过思考后明确提出,我们可以用通常的方法制作一个可视化的“实体模型”来确认其准确性。

准球形斜坡

1868年,西班牙数学家贝特伦发表了一篇著名的毕业论文《解释非欧几何的尝试》,证实了非欧几何可以在欧几里得的室空之间的斜面(如准球面斜面)上完成。他发现这里三角形的三个内角之和小于180°,相当于为罗氏几何找到了一个逼真的实体模型。

那个时期被称为“数学王子”的高斯函数也发现第五公设无法证明,也进入了非欧几何的科学研究。但高斯函数害怕这种基础理论受到当时教会能量的严重打击和破坏,害怕发表自己的科研成果。它只是在信中向朋友们表达了自己的观点,却没有发表适用于罗巴切夫斯基的新的基础理论。

黎曼代数

那么大家当然可以把5000米改成“一点点,有几条平行线平行于已知直线”,是不是也可以改成“一点点,没有平行线平行于已知直线”?

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