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数学图解:学会三步读懂数学

【摘要】:三角形在三维空间内的等价物是四面体。我们可以将单纯复形看作是对它所处的空间进行三角剖分,即将其分割为最简单的部分。单纯形的要点在于它们十分简单,且单纯复形可以被分解为单纯形,因此为了更好地掌握一个空间,我们可以对它进行三角剖分,这是现代几何学与拓扑学的一个基本工具。对空间进行三角剖分,可以为我们带来一个全新的、更侧重拓扑意义的视角。

二维空间划分为三角形或者将三维空间划分为四面体,往往能够帮助我们找到事情的解决方法。

1.多维度看全

在零维空间内,最简单的单位是点。点在一维空间内的等价物是一条线段。线段是一条有限长的直线,它的两侧各有一个端点。我们也可以这样想,取两个点,将它们之间的一维空间填满,我们就得到了一条线段。

在二维空间内,最简单的单位是三角形,它是由三条线段首尾相连围出的一块空间区域。三角形在三维空间内的等价物是四面体。我们只需要将四个三角形边边重合搭在一起,并将中间的部分填满,就能得到一个四面体。你也可以按照这种模式继续构造出它们在更高维度空间内的等价物,但是那些就无法通过画图表示出来了。

上述这些几何体都叫作单纯形。将其中一些单纯形连接在一起,可以构成一个单纯复形。我们可以将单纯复形看作是对它所处的空间进行三角剖分,即将其分割为最简单的部分。

2.关键点梳理

单纯形可以像橡皮泥一样产生变形。因此,我们可以将一个三角形抻成一个圆,也可以将它压成一个正方形。同样地,我们也可以将直线弯曲成曲线,将四面体吹成一个球。

单纯形的要点在于它们十分简单,且单纯复形可以被分解为单纯形,因此为了更好地掌握一个空间,我们可以对它进行三角剖分,这是现代几何学与拓扑学的一个基本工具。

参考阅读//

No. 70 拓扑,第144页(www.chuimin.cn)

No. 72 欧拉示性数,第148页

No. 76 维度,第156页

No. 80 正密铺,第164页

No. 84 代数拓扑,第172页

No. 94 图,第192页

3.一分钟记忆

单纯形是一个空间的基础单位。单纯复形由几个单纯形组合而成。

对空间进行三角剖分,可以为我们带来一个全新的、更侧重拓扑意义的视角。