《有向几何学:有向距离及其应用》是《有向几何学》系列研究成果之一。在《平面有向几何学》等研究的基础上,创造性地、广泛地运用有向距离法和有向距离定值法,对直线与平面上的有关问题进行更深入、更系统的研究,得到了一系列有关两点间有向距离、点到直线间有向距离的定值定理,揭示了这些定理与经典数学问题、数学定理和一大批数学竞赛题之间的联系,较系统、深入地阐述了平面有向距离的基本理论、基本思想和基本方法。它对开拓数学的研究领域,揭示事物之间本质的联系,探索数学研究的新思想、新方法具有重要的理论意义;对丰富几何学各学科、以及相关数学学科的教学内容,促进大、中学数学教学内容改革的发展具有重要的现实意义;此外,有向几何学的研究成果和研究方法,对数学定理的机械化证明也具有重要的应用和参考价值。
《有向几何学:有向距离及其应用》可供数学研究工作者、大学和中学数学教师、数学专业大学生和研究生阅读,可以作为大学数学专业学生、研究生和中学数学竞赛的教材,也可供相关学科专业的师生、科技工作者参考。
“有向”是自然科学中的一个十分重要而又应用非常广泛的概念,我们经常遇到的有向数学模型无外乎以下两类:
一是“泛物”的有向性,如微积分学中的左右极限、左右连续、左右导数等用到的量的有向性,定积分中用到的线段(即区间)的有向性,对坐标的曲线积分用到的曲线的有向性,对坐标的曲面积分用到的曲面的有向性等,这些都是有向性的例子,尽管这里的问题很不相同,但是它们都只有正、负两个方向,因此称为“泛物”的有向性.然而,这里的有向性没有可加性,不便运算。
二是“泛向”的有向量,亦即我们在数学与物理中广泛使用的向量,我们知道,这里的向量有无穷多个方向,而且两个方向不同的向量相加通常得到一个方向不同的向量.因此,我们称为“泛向”的有向量,这种“泛向”的有向数学模型,对于我们来说方向太多,不便应用。
然而,正是由于“泛向”有向量的可加性与“泛物”有向性的二值性,启示我们研究一种既有二值有向性,又有可加性的几何量.一维空间的有向距离,二维空间的有向面积,三维空间乃至一般的Ⅳ维空间的有向体积等都是这种几何量的例子,一般地,我们把带有方向的度量称为有向度量。
“有向度量”并不是数学中一个全新的概念,各种有向度量的概念散见于一些数学文献中.但是,有向度量的概念并未发展成为数学中的一个重要概念.有向度量的应用仅局限于其“有向性”,而极少触及其“可加性”,要使有向度量的概念变得更加有用,要发现各种有向度量的规律性,使有向度量的知识系统化,就必须对有向度量进行深入的研究,创立一门独立的几何学——有向几何学,为此,必须明确有向几何学的研究对象,确立有向几何学的研究方法,构建有向几何学的知识体系.这对开拓数学研究的领域,揭示事物之间本质的联系,探索数学研究的新思想、新方法具有重要的理论意义;对丰富几何学各学科,以及相关数学学科,特别是数学分析、高等数学等学科的教学内容,促进高等学校和中等学校数学教学内容改革的发展具有重要的现实意义;此外,有向几何学的研究成果和研究方法,对数学定理的机械化证明也具有重要的应用和参考价值。
就我们所知,著名数学家希尔伯特在他的数学名著《直观几何》中,利用三角形的有向面积证明了一个简单的几何问题,这是历史上较早地使用有向面积证题的例子,20世纪五六十年代,著名数学家Wilhelm Blaschke在他的《圆与球》中,利用有向面积深入地讨论了圆的极小性问题,这是历史上比较系统地使用有向面积方法解决问题的例子,但是,有向面积法并未发展成一种普遍使用而又十分有效的方法。
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喻德生,江西高安人.1980年步入教坛,1990年江西师范大学数学系硕士研究生毕业,获理学硕士学位。南昌航空大学数学与信息科学学院教授,硕士研究生导师,江西省第六批中青年骨干教师,中国教育数学学会常务理事,《数学研究期刊》编委,南昌航空大学省精品课程《高等数学》负责人,教育部学位与研究生教育发展中心学位论文评审专家,江西省第二届青年教师讲课比赛评委,研究生数学建模竞赛论文评审专家。历任大学数学教研部主任等职。指导硕士研究生12人。主要从事几何学、计算机辅助几何设计和数学教育等方面的研究。参与国家自然科学基金课题3项,主持或参与省部级教学科研课题10项、厅局级教学科研课题11项。在国内外学术刊物发表论文60余篇,撰写专著2部,主编出版教材10种16个版本。作为主持人获江西省优秀教学成果奖2项,指导学生参加全国数学建模竞赛获省级一等奖及以上奖励4项并获江西省优秀教学成果荣誉2项,南昌航空工业学院优秀教学成果奖4项,获校级优秀教师2次。
前言
第1章 两点间的有向距离
1.1 两点间距离的基本概念
1.1.1 两点间距离的概念
1.1.2 直线上两点间距离的公式与性质
1.1.3 平面上两点间距离的公式与性质
1.2 直线上两点间的有向距离
1.2.1 两点间有向距离的概念与性质
1.2.2 两点间有向距离的几个结论
1.3 平面上两点间的有向距离
1.3.1 平面上两点间有向距离的概念与性质
1.3.2 平面上两点间距离和有向距离的应用举例
第2章 两点间有向距离的应用
2.1 直线上两点间的有向距离在几何证明中的应用
2.1.1 平行于椭圆半轴直线的性质与应用
2.1.2 有向距离在几何定理证明中的应用
2.1.3 有向距离在几何(竞赛)题证明中的应用
2.2 平面上有向距离在坐标轴上的投影与应用
2.2.1 有向距离在坐标轴上的投影与性质
2.2.2 线段定比分点的概念与性质
2.2.3 有向距离在坐标轴上的投影与定比分点公式在定理证明中的应用
2.2.4 有向距离在坐标轴上的投影与定比分点公式在数学竞赛题证明中的应用
2.2.5 不平行线段有向距离在坐标轴上的投影与应用
2.3 平面有向线段侧点的坐标公式与应用
2.3.1 有向线段左、右侧(λ,μ)点的坐标公式
2.3.2 有向线段左、右侧(λ,μ)点坐标公式的应用
第3章 点到直线的有向距离与应用
3.1 点到直线有向距离的概念、性质与公式
3.1.1 点到直线距离的概念与公式
3.1.2 点到直线有向距离的概念与性质
3.1.3 点到直线的有向距离公式
3.2 点到直线的有向距离在几何证题中的应用
3.2.1 点到直线的有向距离在几何定理证明中的应用
3.2.2 点到直线的有向距离在几何(竞赛)题证明中的应用
3.2.3 点到直线的有向距离在轨迹问题证明中的应用
3.3 点到直线有向距离的定值定理与应用
3.3.1 几个与几何定理相关的定值定理与应用
3.3.2 几个与数学竞赛题有关的定值定理与应用
第4章 两有向直线(线段)间的夹角与应用
4.1 两有向直线(线段)间夹角的概念与公式
4.1.1 两有向直线(线段)夹角的概念
4.1.2 两有向直线(线段)夹角的性质
4.1.3 两有向直线(线段)夹角的公式
4.1.4 两有向直线(线段)垂直、平行的条件与应用
4.2 有向直线夹角的等分线与应用
4.2.1 有向直线夹角等分线的概念与性质
4.2.2 有向直线夹角平分线定理在定理证明中的应用
4.2.3 有向直线夹角平分线定理在数学竞赛题求解或证明中的应用
4.3 点到直线有向距离的线性性质与应用
4.3.1 点到直线有向距离的线性性质
4.3.2 角平分位线上的点到三角形各边有向距离的定值定理与应用
第5章 三角形中点到直线有向距离的定值定理与应用
5.1 点到三角形中点线有向距离的定值定理与应用
5.1.1 点到三角形中线有向距离的定值定理与应用
5.1.2 点到三角形中过一边中点的一类直线有向距离的定值定理与应用
5.1.3 点到三角形中垂线有向距离的定值定理与应用
5.2 点到三角形的垂直线有向距离的定值定理与应用
5.2.1 点到三角形高线有向距离的定值定理与应用
5.2.2 点到三角形两高线和直径为另一边的圆的切线有向距离的定值定理与应用
5.2.3 点到等腰三角形垂直线有向距离的定值定理与应用
5.2.4 点到过三角形顶点在一直线上投影的垂直线有向距离的定值定理与应用
5.3 三角形的垂三角形中有向距离的定值定理与应用
5.3.1 两三角形的垂三角形的概念
5.3.2 两三角形的垂三角形中有向距离的定值定理与应用
……
第6章 多边(角)形中点到直线有向距离的定值定理与应用
第7章 多角形的侧多角形中有向距离的定值定理与应用
第8章 二次曲线中有向距离的定值定理与应用
第9章 二次曲线外切多角形中有向距离的定值定理与应用
参考文献
名词索引
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