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點(diǎn)
來源:互聯(lián)網(wǎng)

點(diǎn)是最簡單的形,是幾何圖形最基本的組成部分。在空間中作為 1 個(gè) 0 維的對象。在其他領(lǐng)域中,點(diǎn)也作為討論的對象。

在歐氏幾何中,點(diǎn)是空間中只有位置,沒有大小的圖形。點(diǎn)是整個(gè)歐氏幾何的基礎(chǔ)。歐幾里得最初含糊地定義點(diǎn)作為"沒有部分的東西"。在二維歐氏空間中,1 個(gè)點(diǎn)被表示為 1 組有序數(shù)對。同樣的,在笛卡爾坐標(biāo)系中,任意 1 個(gè)點(diǎn)都可以被精確地定位。

在現(xiàn)代數(shù)學(xué)語言中,任何集合的元素都叫作“點(diǎn)”,但與三維空間中的點(diǎn)可以沒有任何關(guān)系。

定義無效

點(diǎn)是無法被定義的。試圖去定義點(diǎn)就會陷入重復(fù)定義、逆邏輯定義的深淵。點(diǎn)作為原始概念的同時(shí)也具有原始概念的性質(zhì)。

在科學(xué)系統(tǒng)中總是要對概念下定義,而且一定會用一些已知的概念來定義新的概念,但概念的個(gè)數(shù)是有限的,又由第二條規(guī)則可知,下定義是不能惡性循環(huán)的,因此總有一些概念不能引用別的概念來定義,這樣概念叫做這個(gè)科學(xué)體系中的原始概念。

比如,把平行四邊形定義為兩組對邊分別平行的四邊形,因此就必須先對四邊形、平行以及對邊進(jìn)行定義。定義四邊形時(shí),應(yīng)先對多邊形及邊進(jìn)行定義,又必須先定義折線,故必須先要對點(diǎn)和直線進(jìn)行定義。但是,在一般的初等幾何中,點(diǎn)和直線都無法再用已被定義過的概念進(jìn)行定義,它們都是原始概念。在數(shù)學(xué)中,點(diǎn)、直線、平面、集合,空間、數(shù)、量等都是原始概念,但在其中有些是通過公理來直接描述的,雖然有些概念在爐山中學(xué)課本中也有解釋,但這種解釋并不是定義。

點(diǎn)的含義

幾何學(xué)拓?fù)鋵W(xué)以及數(shù)學(xué)的相關(guān)分支中,空間中的點(diǎn)用于描述給定空間中的 1 種特別的對象,在空間中有類似于體積、面積、長、寬、高的類似物。 1 個(gè)點(diǎn)是 1 個(gè) 0 維的對象。點(diǎn)作為最簡單的圖形概念,通常作為幾何學(xué)、物理學(xué)、矢量圖形和其他領(lǐng)域中最基本的組成部分。

點(diǎn)的歷史

亞里士多德的著作【論天體】第三冊中,已經(jīng)提到數(shù)學(xué)中的點(diǎn)是沒有大小的,他依此來駁斥柏拉圖將數(shù)學(xué)的幾何形視為物理實(shí)體的構(gòu)成要素(參見正多面體),并強(qiáng)調(diào)這與當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)定義相違背:數(shù)學(xué)的平面沒有厚度,所以不能構(gòu)造物理實(shí)體。他論述說,如果數(shù)學(xué)平面有厚度,那么數(shù)學(xué)的線就要有寬度才能夠構(gòu)成平面,而數(shù)學(xué)的點(diǎn)必須有大小才能構(gòu)成線,但是在數(shù)學(xué)中已經(jīng)明確定義數(shù)學(xué)的點(diǎn)是沒有大小的,因此柏拉圖的理論與數(shù)學(xué)相抵觸。從這里,亞里斯多德陳述說,一個(gè)幾何物件只能分割成相同型態(tài)的幾何物件(而不會變成其它的東西):平面只能分割成平面,而不能分割成線;線只能分割成線,不能分割成點(diǎn);這樣的分割可以無限的進(jìn)行,而不是像原子論者所說的,最后分割到原子(或是基本構(gòu)成要素)就停止了。

因此,早在歐幾里得的【幾何原本】之前,數(shù)學(xué)中的點(diǎn)只用來標(biāo)示位置的用法已經(jīng)是共識。亞里士多德提到點(diǎn)的時(shí)候,用的字是 στιγμ??,是可見的點(diǎn)(spot),而歐幾里得則(小心翼翼的)采用另一個(gè)字 σημε??ν,原意是“標(biāo)示”(sign):

σημε??ν ?στιν,ο? μ?ρο? ο?θ?ν.

這句話的意思是:點(diǎn)是沒有部分(μ?ρο?)的東西。點(diǎn)沒有部分,所以也就沒有大小。這個(gè)論點(diǎn)來源自亞里斯多德的“部分-整體”理論(part–whole theory):

"the parts are causes of the whole"(整體是由部分所構(gòu)成的。)

【幾何原本】的阿拉伯文版,將 σημε??ν 翻譯為 ????,意思回到亞里斯多德的可見點(diǎn);拉丁文版則將 σημε??ν 翻譯為 punctum,意思是被尖物刺成的小洞,反映不同文化對幾何原點(diǎn)的理解差異。

特殊的點(diǎn)

(內(nèi)容待補(bǔ)充)

端點(diǎn):1 條線段兩端上的點(diǎn)或1條射線一端上的點(diǎn)(即線段或射線的起點(diǎn)或終點(diǎn));

等分點(diǎn):把 1 條線段平均分成若干條線段的點(diǎn);

頂點(diǎn):圖形的邊的公共點(diǎn);

交點(diǎn):兩條直線的公共點(diǎn)。

點(diǎn)的性質(zhì)

點(diǎn)到點(diǎn)的距離

點(diǎn) A(x,y,z)到點(diǎn) B(xyz)的距離為

位置關(guān)系

點(diǎn)和點(diǎn)

1.點(diǎn)和點(diǎn)重合;

2.點(diǎn)和點(diǎn)不重合。

點(diǎn)和直線

1.點(diǎn)在直線上;

2.點(diǎn)在直線外。

點(diǎn)和平面

1.點(diǎn)在平面上;

2.點(diǎn)在平面外。

點(diǎn)的平移

點(diǎn)左右平移只影響橫坐標(biāo)的變化,點(diǎn)上下平移只影響縱坐標(biāo)的變化:

設(shè)點(diǎn)A的坐標(biāo)為(x,y).

1若把點(diǎn)A向左平移k(k>0)個(gè)單位后,坐標(biāo)變?yōu)?x-k,y);若把點(diǎn)A向右平移k個(gè)單位后,坐標(biāo)則變?yōu)?x+k,y).

2.若把點(diǎn)A向上平移k(k>0)個(gè)單位后,坐標(biāo)變?yōu)?x,y+k);若把點(diǎn)A向下平移k個(gè)單位后,坐標(biāo)則變?yōu)?x,y-k).

3.若把點(diǎn)A先向左平移p個(gè)單位,再向上平移q個(gè)單位,坐標(biāo)則變?yōu)?x-p,y+q).

點(diǎn)的對稱

點(diǎn) A(x,y,z)關(guān)于點(diǎn) B(xyz)的對稱點(diǎn)的坐標(biāo)

點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)

(內(nèi)容待補(bǔ)充)

點(diǎn) A(x,y,z)繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn) n°后的位置特征:

點(diǎn) A(x,y,z)繞點(diǎn) B(xyz)旋轉(zhuǎn) n°后的位置特征:

其他的點(diǎn)

點(diǎn)集拓?fù)渲械狞c(diǎn)定義為拓?fù)淇臻g中的集合的元素。

盡管點(diǎn)被看做幾何學(xué)拓?fù)鋵W(xué)中的基本概念,但是有些幾何和拓?fù)淅碚摬⒉恍枰c(diǎn)的概念,例如非交換幾何和非點(diǎn)集拓?fù)洌? 個(gè)"非點(diǎn)空間"不是作為 1 個(gè)集合來定義的,而是通過某種類似于函數(shù)空間的結(jié)構(gòu)。(代數(shù)上的或邏輯上的連續(xù)函數(shù)代數(shù)或集合代數(shù)。)

錯(cuò)誤理解

線段是由無限個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的,而線段的長度讓人們錯(cuò)誤的認(rèn)為點(diǎn)是有長度或者長度是無窮小。但這是嚴(yán)重錯(cuò)誤的。因?yàn)檫@違背了測度論和點(diǎn)的基本屬性。點(diǎn)的長度是 0 而不是無窮小。

參考資料 >

直線的定義你傷不起.直線的定義你傷不起.2016-08-16

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