面 (幾何)

(由平面跳轉過嚟)

粵拼min2*6),又叫平面粵拼ping4 min2),係幾何術語,即係代表一個空間入面嘅一個二維嘅範圍。

歐幾里得研究嘅幾何好大部份都係喺平面入面發生嘅幾何(即係所謂嘅平面幾何),包括咗平面上面嘅三角形圓形平行線角度呀噉,平面有好多特別嘅性質,亦都可以被賦予唔同嘅結構,而順住呢啲性質同結構去推廣,可以得到好多好得意嘅幾何概念。例如,平面同直線類似,直線係某種意義下最短嘅線,而平面就係某種意義下面積最細嘅面,推廣呢個概念就會得到極小曲面,係一個而家都仲活躍嘅研究課題;又例如平面可以被賦予一個複結構複平面),推廣呢個概念可以得到黎曼曲面,係複幾何代數幾何嘅一個基礎物件。

另一個好自然去睇一個平面嘅角度就係擺佢入一個三維空間入面睇,咁平面就係一個餘一維嘅仿射子空間

歐幾里得幾何

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歐幾里得幾何入面,一塊平面係一個二維嘅幾何物體,佢係平平地,冇任何曲率[註 1]。平面有長有闊,但係冇厚度,理論上可以無限噉向四方八面伸展。用最普遍嘅笛卡兒坐標系統嚟睇,平面同直線嘅分別就係喺「要用幾多個數字先可以準確噉話畀人聽一個點嘅位置」(呢個同維度坐標嘅概念有關)[1]

  • 喺直線上面,用一個數字就夠,例如  ,所以係一維1D);
  • 喺平面上面,就要用兩個數字先得,例如  ,所以係二維2D)。

睇下面呢幅圖,有三塊互相平行嘅平面(想像佢哋全部都係薄到冇厚度嘅):


 


歐幾里得研究嘅幾何大多數都係睇平面嘢,包括平面上面嘅三角形圓形平行線角度等等。根據佢嘅研究,平面有幾個特別嘅性質[2][3]

  • 隨便揀兩塊唔同嘅平面,佢哋一係平行,一係就會喺某條線度相交
  • 隨便揀一塊平面同一條線,條線可能同塊平面平行、可能喺某一點同平面相交,又或者可能喺塊平面上面;
  • 如果有兩條唔同嘅線都同一塊平面成垂直(即係成 90°),咁呢兩條線一定係平行嘅;
  • 如果有兩塊平面都同一條線成垂直,咁呢兩塊平面一定係平行嘅。

講到二維,就一定要提到嘅概念:隨便揀一個點(好似下圖嘅  ),由嗰個點向兩個唔同方向(好似下圖嘅   )各自射一條直線出去,呢兩條線之間就會形成一個角(下圖嘅  )。角度就係形容呢個角「有幾大」嘅特性。喺實際嘅幾何分析裏面,我哋通常會用   呢個符號嚟表示一個角,例如下圖嘅   會寫成  。我哋仲會用噉嘅表示法嚟講一個角有幾大,例如   就係話「  呢個角係 90° 咁大」,如此類推[4]

 

睇埋

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由人類角度睇,一張檯望落大致係一塊平面。

註釋

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  1. 講得簡單啲,一條線嘅彎曲程度可以用「最啱貼住條線嘅圓形有幾大個直徑」嚟形容。如果係直線嘅話,個圓形直徑就會係無限大

引咗

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  1. Szmielew, Wanda. From affine to Euclidean geometry: An axiomatic approach. Springer, (1983).
  2. Hadwiger, H., Debrunner, H., & Klee, V. (2015). Combinatorial geometry in the plane. Courier Corporation.
  3. Klee, V., & Wagon, S. (1991). Old and new unsolved problems in plane geometry and number theory (No. 11). Cambridge University Press.
  4. Henderson, David W.; Taimina, Daina (2005), Experiencing Geometry / Euclidean and Non-Euclidean with History (3rd ed.), Pearson Prentice Hall, p. 104