首页 理论教育2页纸图解数学:三步读懂欧几里得空间常规几何背景

2页纸图解数学:三步读懂欧几里得空间常规几何背景

【摘要】:实数用来表示被定义为一维欧几里得空间的一条线上的点。通过取一条线与其自身的积,我们可以构造出一个二维欧几里得空间。参考阅读//No. 1 公理、定理和证明,第6页No. 26 实数,第56页No. 57 向量,第118页No. 60 流形,第124页No. 76 维度,第156页3.一分钟记忆欧几里得空间内的点形成向量集合,这些向量构成一个标量为实数的向量空间。欧几里得空间是大多数几何体的基础,在它之外,还存在着其他种类的几何空间。

空间的维度表明了为了表示空间内的点,我们采用的坐标系包含的坐标轴数量。我们在有些情况下会使用极坐标系(上图),其中的某些轴代表角度,但我们更常使用的还是直角坐标系(右图)。

1.多维度看全

我们在学校学的几何主要都是二维平面空间内的几何。欧几里得《几何原本》中的公理、定理,也大都是以此为背景的。在二维空间内,任意两点间的最短距离,就是用直尺在它们之间画出的直线距离。

我们还可以通过增添一个维度,将二维空间扩展为三维空间,尽管三维空间不太好画。我们可以对空间内的点进行定义,并以某种方式计算两点间的直线距离。

实数用来表示被定义为一维欧几里得空间的一条线上的点。其中,给定线上两点a与b,它们之间的距离就是a-b和b-a中的非负项。

通过取一条线与其自身的积,我们可以构造出一个二维欧几里得空间。在每一点上再作一条这样的线,结果是,我们得到一个像无数棉线编织而成的无限延展的平面。

2.关键点梳理

通过类似的方法,我们还可以构造出三维、四维甚至更高维度的欧几里得空间。空间内的点形成向量集合,这些向量共同构成一个标量为实数的向量空间。

我们再定义一个特殊的距离函数,其通过模拟我们对直线距离的直观概念,将空间内任意一对点映射到一个实数上。这个函数被称作欧几里得度量,我们在对每个欧几里得空间进行定义时,都需要定义这个空间的欧几里得度量。

参考阅读//(www.chuimin.cn)

No. 1 公理、定理和证明,第6页

No. 26 实数,第56页

No. 57 向量,第118页

No. 60 流形,第124页

No. 76 维度,第156页

3.一分钟记忆

欧几里得空间内的点形成向量集合,这些向量构成一个标量为实数的向量空间。我们可以用一种直观自然的方法来测量两点间的距离。

欧几里得空间是大多数几何体的基础,在它之外,还存在着其他种类的几何空间。