SYSTEMATIC MATHEMATICS

几何与三角学

本课分成八个按内容确定长度的单元,各单元分别有 4、5、5、5、4、6、4、5 章,共 38 个可见知识章节。先区分图形真正给出的事实与只是看起来像的关系,再学习精确尺规作图、轨迹、角与三角形定理、四边形包含关系、全等、三角形中心、相似、平行截线、角平分线比例、由高或三边求面积、表面积、体积、圆周长与圆面积、切弦角与圆内接角定理、点幂、坐标、向量、刚体变换、直角三角比、单位圆函数、正弦图像与一般三角形求解。每章都先读懂新对象与符号,再标记已知条件、推导结论、完整验证一个例题,并展示第一个会让方法失败的退化或误读图形。

本课程之前: 数学基础与代数和函数:方程、不等式、函数、坐标图像、根式与精确推理。

COURSE FACTSLevel, chapters, units, prerequisite, and outcome
第 1 章

定义固定含义,公理启动体系

目标: 为什么定义必须能够双向使用?

欧氏几何从点、直线、平面与关联等原始概念开始。它们不能再还原为更简单的几何对象,而是由公理规定行为。随后用这些概念定义新对象:线段是直线上两个端点之间的部分,射线有一个端点并向一个方向延伸,角由具有共同端点的两条射线组成。定义必须能够双向使用。

图示是表示,不是额外假设。两条线画得接近垂直,并不能说明它们垂直;必须由直角标记、题目已知或已证明结论建立。类似地,一张草图中量得 60° 不能证明精确定理。把已知条件与推导事实分开标记,可以防止图形把未经许可的假设偷渡进证明。

在欧氏几何中,经过两个不同点恰有一条直线。

这条陈述被采用为关联公理,而不是从更简单的欧氏直线事实推导。

存在性表示至少有一条直线包含两点;唯一性表示不存在第二条不同直线也包含同一两点。

该公理支撑后续证明:只要 A、B 不同,记号直线 AB 就没有歧义。

把下列陈述分类为定义、公理、观察或定理主张:“M 是 AB 的中点”“AM=MB”“图中 AM 看起来等于 MB”。

  1. “M 是 AB 的中点”调用定义:M 位于线段 AB 上,并把它分成两条全等线段。
  2. 在已知中点身份后,“AM=MB”由定义推出,因此是论证中的推导结果。
  3. “图中看起来相等”只是观察;除非题目明确给出测量数据,否则不能提供精确证据。

结果: 中点是带定义的陈述,相等是其推论,视觉外观不是证明。