4821

Геометрия Лобачевского. Геометрия кривых поверхностей

Доклад

Математика и математический анализ

Геометрия Лобачевского. Н.И. Лобачевскийв 1826г. впервые построил и развил одну из возможных геометрий, где аксиома (А) не имеет места. Геометрия Лобачевского основывается на тех же аксиомах, что и евклидова геометрия, за исключением аксиомы о парал...

Русский

2012-11-27

31.5 KB

12 чел.

Геометрия Лобачевского.

Н.И. Лобачевскийв 1826г. впервые построил и развил одну из возможных геометрий, где аксиома (А) не имеет места. Геометрия Лобачевского основывается на тех же аксиомах, что и евклидова геометрия, за исключением аксиомы о параллельных, которая заменяется противоположным утверждением- аксиомой Лобачевского:

Через точку вне прямой в данной плоскости можно провести хотя бы 2 прямые, не пересикающие данную прямую.

Мы видели, что вопрос о том, какая геометрия –Евклида или Лобачевского- точнее описывает мир световых лучей, решается не так уж просто, хотя аксиома Лобачевского и не кажется такой парадоксальной на первый взгляд. Огромной заслугой Лобачевского было то, что он поставил этот вопрос. Но его идеи были столь необычны, что современники их не понимали.

Геометрия кривых поверхностей.

Многое в геометрии Лобачевского стало яснее, когда учёные хорошоознакомились с геометрией кривых поверхностей. Чтобы пояснить в чем тут дело надо рассмотреть геометрию на шаре. Было время когда люди думали, что земля плоская. Позже, наблюдая за кораблями, уходящими за горозонт, они пришли к выводу о шарообразности земли. Но для этого им пришлось рассматривать предметы (корабли), имеющие определённую высоту, поднимающиеся над поверхностью Земли. Возникает вопрос, нельзя ли убедиться в шарообразности Земли, проводя измерения непосредственно над земной поверхностью и не рассматривая предметов , распо-

ложенных над поверхностью Земли.

Конечно, это легко сделать- ведь если двигаться по Земле в одном и том же направлении, то в конце концов мы вернёмся на то же место, откуда вышли. Но для такой проверки нужно сделать целое кругосветное путешествие. А нельзя ли убедиться в шарообразности Земли, оставаясь на время на небольшом участке , скажем на острове ? оказывается, возможно. Для этого надо измерять геометрические фигуры на поверхности Земли. Возьмем на этой поверхности 2 точки-А и В. эти точки можно соединить самыми различными линиями. Не покидая нашего острова. Среди всех линий, соединяющих точки А и В, будет одна, имеющая самую маленькую длину. Мы, знающие, что Земля шарообразная, можем сказать , что эта линия – это дуга большого круга, соединяющая точки А и В. А вот человек , живущий на острове и не знающий о шарообразности Земли, назовет эту линию прямой , соединяющей точки А и В. после этого он возьмёт 3 точки А, В, С и измерит углы треугольника АВС . Если остров очень маленький и точность его инструментов тоже мала, то он получит, что сумма углов этого треугольника равна 180. Совсем другой результат получится, если остов велик или инструменты у жителя этого острова очень точны.

  Чтобы понять в чём дело, рассмотрим такие три точки: за точку А выберем Северный полис, за точку В пересечение экватора с нулевым меридианом и за точку С- пересечение экватора с меридианом, имеющим долготу 90.если вы возьмёте эти 3 точки на глобусе, то сразу увидите, что все3 угла треугольника АВС равны 90. Но ведь тогда сумма всех углов этого треугольника равна 270. Можно доказать, что у любого треугольника на поверхности шара сумма углов больше, чем 180, и этот избыток тем больше, чем больше площадь треугольника ( потому-то для маленьких треугольников сумма углов равна почти 180).

  Таким образом, точно измеряя углы большого треугольника, можно убедиться, что мы живём не на плоскости, а на искривлённой поверхности. С помощью ещё более точных измерений можно получить представление и о форме поверхности.

  Измерения , проведённые на шаре, можно проводить на любой другой поверхности. На любой поверхности есть линии, соединяющие 2 точки и имеющие меньшую длину, чем все остальные линии, соединяющие эти точки. Такие линии называют геодезическими. Измеряя углы треугольников, образованных геодезическими линиями, можно судить о степени искривлённости поверхности. У некоторых кривых поверхностях ( таких, как шар, эллипсиод) эта сумма получается больше180. У других, например у седла,- больше 180. А есть поверхности, у которых в некоторых местах получается больше180, а в других- меньше180, тем сильнее искревлён измеряемыё треугольник. Есть такая поверхность( её называют псевдосферой), на которой геодезические линии ведут себя так же, как прямые на плоскости Лобачевского.

      Известный немецкий ученый Б.РИМАН ввёл очень важное понятие, показав, что можно рассматривать не только искривлённые поверхности, но и искревлённые пространства. Искревлённое пространство очень трудно себе представить- ведь когдо мы говорим о кривой поверхности, то представляем себе эту поверхность лежащей  на каком-то пространстве. А где же лежит кривое пространство? Дело в том, что в искревленности поверхности можно убедиться, не выходя за её пределы, а измеряя углы в треугольниках на этой поверхности. Точно так же пространство следует считать искривлённым , если сумма углов треугольника, взятом в этом пространстве, отличается от 180.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78182. Разработка алгоритмов и программ с подключением модулей CRT, DOS 83.5 KB
  Изучить основные приемы программирования по написанию программ, обрабатывающих прерывания, проверяющих статус дисков, управляющих программной средой, организующих работу с каталогами и их элементами реализующих процедуры и функции стандартного модуля DOS.
78183. Разработка алгоритмов и программ с подключением модуля GRAPH 81.5 KB
  Получить индивидуальное задание у преподавателя и разобрать программу в соответствии с поставленной задачей. Показать работающую программу преподавателю. Индивидуальные задания: Создайте программу вывода изображений двух туч. Создайте программу вывода на экран текстовой информации в форме бегущей строки...
78184. Разработка алгоритмов и программ с анализом организации данных 89.5 KB
  Индивидуальные задания Постройте с помощью массива стек из 6 строковых элементов. Разместите в стеке шесть элементов: ‘nme’ ‘fio’ ‘ves’ ‘ge’ ‘rost’ ‘dlin’. Удалите из стека два элемента ‘dlin’ и ‘fio’ и добавьте новый элемент ‘size’. После этого добавьте в список шесть элементов 1357911 затем найдите указатель на элемент 9 и удалите этот элемент.
78185. Разработка алгоритмов и программ с использованием указателей 75 KB
  Организация динамической памяти и структур данных. Получить индивидуальное задание у преподавателя и разобрать программу с использованием выделения динамической памяти и создания указателей. Использовать динамическое выделение памяти. Использовать динамическое выделение памяти.
78186. Разработка программ обработки одномерных массивов 80.5 KB
  В качестве элементов массива можно использовать и любой другой ранее описанный тип поэтому вполне правомерно существование массивов записей массивов указателей массивов строк массивов и т. Элементами массива могут быть данные любого типа включая структурированные. Тип элементов массива называется базовым. Особенностью языка Паскаль является то что число элементов массива фиксируется при описании и в процессе выполнения программы не меняется.
78187. Разработка программ обработки двумерных массивов 70.5 KB
  Доступ к каждому отдельному элементу осуществляется путем индексирования элементов массива. Индексы представляют собой выражения любого скалярного типа, кроме вещественного. Тип индекса определяет границы изменения значений индекса. Для описания массива предназначено словосочетание: array of (массив из).
78188. Разработка программ с использованием процедур и функций 101 KB
  Dos включает средства позволяющие реализовывать различные функции DOS. Функции в Паскале Функция это независимая именованная часть программы которую можно вызвать по имени для выполнения определенных действий. Структура функции повторяет структуру программы. Особенности использования функции: функция передает в точку вызова скалярное значение; имя функции может входить в выражение как операнд.
78189. Основные комбинаторные алгоритмы 169 KB
  Контрольные вопросы Введение Комбинаторные алгоритмы с их акцентом на разработку анализ и реализацию практических алгоритмов являются продуктом века вычислительных машин. Предмет теории комбинаторных алгоритмов вычисления на дискретных математических структурах.
78190. Графы. Алгоритмы на графах 224.61 KB
  Геометрическое - графом называется фигура, состоящая из точек (называемых вершинами) и отрезков, соединяющих некоторые из этих вершин. Соединяющие отрезки могут быть направленными (дугами), ненаправленными (ребрами)